KR20120052953A - Method for producing an electromechanical converter - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 전기기계 변환기, 예를 들면 압전 변환기의 제조 방법에 관한 것이다: A) 제1 중합체 층 (1) 상에, 대체로 동일한 높이 (h)를 가지는 스페이서 요소들 (3)의 단일층을 적용하는 단계, B) 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에 1개 이상의 중공 챔버 (4)가 제공되는 방식으로, 단일층의 스페이서 요소들 (3) 상에 제2 중합체 층 (2)을 적용하는 단계, 및 C) 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2) 사이에 스페이서 요소들 (3)을 고정하는 단계.The present invention relates to a method for producing an electromechanical transducer, for example a piezoelectric transducer, comprising the following steps: A) On the first polymer layer 1, spacer elements 3 having substantially the same height h, 3. Applying a monolayer of B), B) one or more spacer elements (3) in such a way that at least one hollow chamber (4) is provided between the first polymer layer (1) and the second polymer layer (2) ) Applying a second polymer layer (2) onto C) and fixing the spacer elements (3) between the first polymer layer (1) and the second polymer layer (2).
Description
본 발명은 전기기계 변환기, 예를 들면 압전 변환기의 제조 방법, 전기기계 변환기, 및 전기기계 변환기의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to the production of electromechanical transducers, for example piezoelectric transducers, electromechanical transducers, and electromechanical transducers.
기계적 하중의 인가에 응답하여 전기 전위를 생성시키는 물질의 능력은 압전(piezoelectricity)으로 지칭된다. 확인되어 있는 압전 물질로는 납 지르코네이트 티타네이트 (PZT) 및 플루오르화 중합체 예컨대 염화 폴리비닐리덴 (PVDF)이 있다. 압전 거동은 폐쇄-세공형 발포 폴리프로필렌 (PP)에서도 관찰된 바 있다. 압전을 달성하기 위하여, 이와 같은 폴리프로필렌 발포체는 강한 전기장에서 충전된다. 결과적으로, 세공 내부에서 절연 파괴(electrical breakdown)가 발생하며, 그것은 거시쌍극자(macrodipole)를 생성시키고, 물질을 거시적으로 분극시킨다. 그와 같은 폴리프로필렌 페로일렉트렛(ferroelectret)은 뉴턴 당 수백 피코쿨롱의 압전 계수를 가질 수 있다. 센서 효과의 감도를 더 증가시키 위하여, 차례로 적층된 다수의 발포체로 구성되는 다층 시스템이 개발되어 있다.The ability of a material to generate an electrical potential in response to the application of a mechanical load is called piezoelectricity. Piezoelectric materials identified include lead zirconate titanate (PZT) and fluorinated polymers such as polyvinylidene chloride (PVDF). Piezoelectric behavior has also been observed in closed-porous expanded polypropylene (PP). In order to achieve piezoelectric, such polypropylene foam is filled in a strong electric field. As a result, an electrical breakdown occurs inside the pore, which creates a macrodipole and macroscopically polarizes the material. Such polypropylene ferroelectrets may have a piezoelectric coefficient of several hundred picocoulombs per Newton. In order to further increase the sensitivity of the sensor effect, a multilayer system has been developed which consists of a plurality of foams stacked one after the other.
문헌 [Gerhard et al. (2007 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, pages 453 to 456)]은 기계식 또는 레이저-기반 천공에 의해 다수의 균일한 관통-구멍들이 제공되어 있는 폴리테트라플루오로에틸렌 필름이 2개의 균일한 플루오로에틸렌-프로필렌 필름 사이에 배열되어 있는 3-층 페로일렉트렛에 대해 기술하고 있다. 그러나, 기계식 또는 레이저-기반 천공에 의한 관통-구멍의 도입은 복잡해서, 많은 배치 수의 제조에는 적합하지 않다.Gerhard et al. (2007 Annual Report Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena, pages 453 to 456) is a polytetrafluoroethylene film which is provided with a number of uniform through-holes by mechanical or laser-based drilling. A three-layer ferroelectric is arranged between the ethylene-propylene films. However, the introduction of through-holes by mechanical or laser-based drilling is complex and not suitable for the production of large batch numbers.
문헌 [Schwoediauer et al. (2004 IEEE International Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Joint 50th Anniversary Conference)]은, 해당 문헌의 도 1(a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 2개의 전극 사이에 폴리프로필렌 발포체를 포함하는 일렉트렛 에어 갭 샌드위치(electret air gap sandwich) 구조에 대해 기술하고 있다. 그와 같은 구조는 입자를 함유하는 폴리프로필렌 발포체가 공동(cavity)이 형성되도록 2개의 공간 방향으로 연장됨으로써 제조된다. 도 1(b)에서 그것을 볼 수 있는데, 밝은 영역은 폴리프로필렌 골격을 나타내며, 어두운 영역은 편평화된 공동을 나타낸다. 중공 폴리프로필렌 골격, 및 그 사이에 위치되는 공동의 무작위 구조를 분명하게 볼 수 있다. 중합체 골격의 두께 및 "웹(web)" 형상, 그리고 공동의 크기, 직경, 높이 및 형상 역시 다양한 것을 볼 수 있는데, 다시 말하자면 "웹" 및 공동 모두의 크기 분포가 넓다. 이 경우, 높이, 즉 전극에 수직인 공동 직경의 변동이 특히 중요한데, 그것이 압전 특성, 예를 들면 압전 상수 및 그의 주파수 의존성의 국소적 변동으로 이어지기 때문이다. 특히, 압전 상수의 공명 주파수 위치 및 공명 피크 폭은 상기언급된 파라미터의 변동에 매우 민감하다. 특히, 폴리프로필렌 골격 및 그 사이에 위치되는 공동의 무작위 구조는 폴리프로필렌 발포체의 비균일한 기계적 특성으로 이어진다. 그와 같은 배열의 단점은 예컨대 전기 및 기계적 특성들이 대략적으로만 개질될 수 있다는 것이다.Schwoediauer et al. (2004 IEEE International Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control Joint 50 th Anniversary Conference), an electret comprising a polypropylene foam between two electrodes, as shown in FIGS. 1 (a) and (b) of the document. The air gap sandwich structure is described. Such a structure is produced by extending a polypropylene foam containing particles in two spatial directions so that a cavity is formed. It can be seen in Figure 1 (b) where the bright areas represent the polypropylene backbone and the dark areas represent the flattened cavities. It is clearly visible the hollow polypropylene backbone, and the random structure of the cavity located therebetween. The thickness and “web” shape of the polymer backbone and the size, diameter, height and shape of the cavity can also be seen to vary, that is to say, the size distribution of both the “web” and the cavity is wide. In this case, the variation of height, ie the diameter of the cavity perpendicular to the electrode, is particularly important because it leads to local variation of piezoelectric properties, for example piezoelectric constants and their frequency dependence. In particular, the resonant frequency position and resonant peak width of the piezoelectric constants are very sensitive to variations in the above mentioned parameters. In particular, the random structure of the polypropylene backbone and the cavity located therebetween leads to non-uniform mechanical properties of the polypropylene foam. The disadvantage of such an arrangement is that, for example, the electrical and mechanical properties can only be modified approximately.
대규모 배치 수의 제조에 적합한 전기기계 변환기, 예를 들면 압전 변환기의 제조 방법을 제공한다면 바람직할 것이다. 그와 같은 방법은 또한 변환기의 전기 및 기계적 특성들이 조정가능하게 되는 것을 가능케 해야 한다. 그를 위해서는, 크기 및 위치에 있어서 한정되는 방식으로, 그리고 가능한 최소의 크기 분포로 구조를 생성시키는 것이 가능해야 한다.It would be desirable to provide a method of making an electromechanical transducer, for example a piezoelectric transducer, suitable for the production of large batch numbers. Such a method should also enable the electrical and mechanical properties of the transducer to be adjustable. To that end, it should be possible to create the structure in a limited way in size and position, and with the smallest possible size distribution.
이에 따라, 본 발명은 하기의 단계들을 포함하는 전기기계 변환기의 제조 방법을 제공한다:Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing an electromechanical transducer, comprising the following steps:
A) 제1 중합체 층 상에, 본질적으로 동일한 높이를 가지는 스페이서(spacer) 요소들의 단일층을 적용하는 단계,A) applying a monolayer of spacer elements having essentially the same height on the first polymer layer,
B) 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 1개 이상의 공동이 존재하도록, 단일층의 스페이서 요소들 상에 제2 중합체 층을 적용하는 단계, 및B) applying a second polymer layer on the spacer elements of a single layer such that there is at least one cavity between the first polymer layer and the second polymer layer, and
C) 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 스페이서 요소들을 고정하는 단계.C) securing the spacer elements between the first polymer layer and the second polymer layer.
본 발명의 문맥에서 "단일층(monolayer)"라는 용어는 단일의 스페이서 요소 층을 의미하고자 하는 것이다. 본 발명의 문맥에서 "본질적으로 동일한 높이"는 스페이서 요소가 제조 공차 범위, 예를 들면 5 % 미만, 특히 1 % 미만 이내의 동일한 높이를 가진다는 것을 의미하고자 하는 것이다.The term "monolayer" in the context of the present invention is intended to mean a single spacer element layer. "Essentially the same height" in the context of the present invention is intended to mean that the spacer elements have the same height within the manufacturing tolerance range, for example less than 5%, in particular less than 1%.
본 발명에 따른 방법에 의하면, 전기기계 변환기는 유리하게도 대규모 배치 수로 제조될 수 있다.According to the method according to the invention, the electromechanical transducer can advantageously be produced in large batch numbers.
스페이서 요소들의 상기 단일 층은 유리하게도 전기기계 변환기가 그의 두께 방향으로 그의 탄성 계수가 감소되어 더 유연하게 제조되도록 함으로써 생성되는 공동, 및/또는 충전 과정 후 중합체 층에 형성되는 별도의 전하 층에서의 극화(poling) 과정을 가능케 할 수 있다.Said single layer of spacer elements is advantageously used in a cavity created by the electromechanical transducer in its thickness direction to reduce its modulus of elasticity, thereby making it more flexible, and / or in a separate charge layer formed in the polymer layer after the filling process. This can allow for a polling process.
"스페이서 요소"는 특히 본 방법에 도입되기 전에 한정된 형상을 가지는 요소를 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 상기 형상은 바람직하게는 방법의 종료시까지 유지된다. 예를 들면, 스페이서 요소는 구형 또는 길쭉한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 스페이서 요소는 구형으로, 또는 막대 형태 (필라멘트 형태)로 구성될 수 있다. 유리하게도, 중합체 필름들 사이의 거리가 스페이서 요소의 크기에 의해 결정될 수 있다. 스페이서 요소의 밀도 (단위 면적 당 스페이서 요소의 수) 및 스페이서 요소의 분포 (스페이서 요소의 평균 (최대) 이격)는 중합체 층들의 기계적 특성에 따라 적합하게 선택될 수 있다."Spacer element" can be interpreted in particular to mean an element having a defined shape before being introduced into the method. The shape is preferably maintained until the end of the method. For example, the spacer element may have a spherical or elongated shape. In particular, the spacer element may be spherical or in the form of a rod (filament). Advantageously, the distance between the polymer films can be determined by the size of the spacer element. The density of the spacer elements (the number of spacer elements per unit area) and the distribution of the spacer elements (average (maximum) spacing of the spacer elements) may be suitably selected depending on the mechanical properties of the polymer layers.
공동(들)은 구체적으로 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 연속적으로 배열된다. 예를 들면, 공동(들)은 일측에서는 제1 중합체 층과, 그리고 타측에서는 제2 중합체 층과 접촉된다. 이는 제조될 전기기계 에너지 변환기의 전기기계적 거동에 유리한 효과를 가진다.The cavity (s) are specifically arranged continuously between the first polymer layer and the second polymer layer. For example, the cavity (s) are in contact with the first polymer layer on one side and the second polymer layer on the other side. This has an advantageous effect on the electromechanical behavior of the electromechanical energy converter to be produced.
본 방법의 일 실시양태에서, 스페이서 요소는 구체 특히 충진형 또는 중공형 구체, 및/또는 막대 특히 충진형 또는 중공형 (튜브) 막대의 형태로 구성된다. 스페이서 요소는 바람직하게는 가능한 한 작은 크기 분포를 가진다. 특히, 단일층의 스페이서 요소들은 본질적으로 동일한 높이뿐만 아니라, 본질적으로 동일한 큰 직경도 가질 수 있다. 이 경우, "본질적으로 동일한 큰 직경"은 스페이서 요소가 제조 공차 범위, 예를 들면 5 % 미만, 특히 1 % 미만 이내의 동일한 직경을 가진다는 것을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제1 및 제2 중합체 필름이 등거리로 배열될 수 있도록 보장하는 것이 가능하다. 스페이서 요소의 크기, 특히 높이 및/또는 직경은 바람직하게는 중합체 층들이 접촉될 수 없도록, 및/또는 제조 후 생성되는 총 공동 부피가 가능한 한 크도록 조정될 것이다. 예를 들면, 스페이서 요소는 ≥ 1 ㎛ 내지 ≤ 800 ㎛, 바람직하게는 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 300 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 100 ㎛의 높이, 및/또는 ≥ 1 ㎛ 내지 ≤ 800 ㎛, 바람직하게는 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 300 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 100 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 스페이서 요소는 바람직하게는 전기적으로 비전도성이거나 및/또는 전기적으로 비분극성인 물질로 제조된다.In one embodiment of the method, the spacer element consists of spheres, in particular filled or hollow spheres, and / or rods, in particular in the form of filled or hollow (tube) rods. The spacer element preferably has as small a size distribution as possible. In particular, the spacer elements of a single layer may not only have essentially the same height, but also have essentially the same large diameter. In this case, “essentially the same large diameter” can be interpreted to mean that the spacer elements have the same diameter within the manufacturing tolerance range, for example less than 5%, in particular less than 1%. In this way, it is possible to ensure that the first and second polymer films can be arranged equidistantly. The size, in particular the height and / or diameter of the spacer element will preferably be adjusted such that the polymer layers cannot be contacted and / or the total void volume produced after production is as large as possible. For example, the spacer elements have a thickness of ≧ 1 μm to ≦ 800 μm, preferably ≧ 10 μm to ≦ 300 μm, particularly preferably ≧ 20 μm to ≦ 200 μm, more particularly preferably ≧ 50 μm to ≦ 100 μm. And / or ≧ 1 μm to ≦ 800 μm, preferably ≧ 10 μm to ≦ 300 μm, particularly preferably ≧ 20 μm to ≦ 200 μm, more particularly preferably ≧ 50 μm to ≦ 100 μm. It may have a diameter. The spacer element is preferably made of a material that is electrically nonconductive and / or electrically nonpolar.
스페이서 요소는 균일한 것 또는 불균일한 것 중 어느 것으로 제1 중합체 층 상에 분포되도록 적용될 수 있다. 특히, 스페이서 요소는 제1 중합체 층 상에 균일하게 분포되도록 적용될 수 있다. 그러나, 제조될 전기기계 변환기의 적용 분야에 따라서는, 특히 제어되는 방식의 공간적으로 소산되는 방식으로 불균일하게 분포되도록 스페이서 요소를 적용하는 것이 유리할 수도 있다.The spacer element can be applied to be distributed on the first polymer layer, either uniform or non-uniform. In particular, the spacer element can be applied to be uniformly distributed on the first polymer layer. However, depending on the field of application of the electromechanical transducer to be manufactured, it may be advantageous to apply the spacer element to be non-uniformly distributed, especially in a spatially dissipated manner in a controlled manner.
스페이서 요소는 또한 상이한 형태들로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들 및 제2 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들, 그리고 임의로 제3의 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들 등이 적용될 수 있다. 이와 같은 경우, 상이한 형태들로 구성되는 스페이서 요소들은 균일한 것 또는 불균일한 것 중 어느 것으로 제1 중합체 층 상에 분포되도록 적용될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 전기기계 변환기의 전기기계적 특성, 특히 압전 특성은 스페이서 요소 형태, 스페이서 요소 배열 및/또는 스페이서 요소 분포의 선택을 통하여 개질될 수 있다.The spacer element can also be constructed in different forms. Specifically, a plurality of spacer elements configured in the first form, a plurality of spacer elements configured in the second form, and optionally a plurality of spacer elements configured in the third form may be applied. In such a case, spacer elements consisting of different shapes can be applied to be distributed on the first polymer layer, either uniform or non-uniform. In particular, the electromechanical properties, in particular piezoelectric properties, of the electromechanical transducers produced by the method according to the invention can be modified through the selection of the spacer element shape, the spacer element arrangement and / or the spacer element distribution.
원칙적으로, 스페이서 요소는 서로 독립적으로 공동에서의 극화 공정을 가능케 하고, 충전 공정 후 중합체 층에 형성되는 전하 층을 분리하는 데에 적합한 모든 재료로부터 제조될 수 있다.In principle, the spacer elements can be made from any material suitable for the polarization process in the cavity independently of each other and for separating the charge layer formed in the polymer layer after the filling process.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소는 유리 또는 중합체로 제조된다. 예를 들면, 스페이서 요소는 광물 유리, 특히 실리카 유리 또는 석영 유리로 제조될 수 있다. 스페이서 요소를 제조하기 위한 중합체는 거의 모든 원하는 방식으로 선택될 수 있다. 폴리카르보네이트 및 폴리스티렌, 특히 폴리카르보네이트와 같은 열가소성 수지, 및 열가소성 폴리우레탄 (TPU)와 같은 열가소성 탄성체가 예로 언급될 수 있다. 예를 들면, 리퀴드 크리스탈 테크놀로지스(Liquid Crystal Technologies) (LCT) 사 (미국 오하이오 클리블랜드 소재)가 적합한 중합체 스페이서 요소를 시판하고 있다. 특히, 스페이서 요소는 유리 구체 및/또는 중합체 구체 및/또는 유리 막대 및/또는 중합체 막대의 형태로 구성될 수 있다.In another embodiment of the method, the spacer element is made of glass or polymer. For example, the spacer element can be made of mineral glass, in particular silica glass or quartz glass. The polymer for making the spacer element can be selected in almost any desired manner. Polycarbonates and polystyrenes, in particular thermoplastics such as polycarbonates, and thermoplastic elastomers such as thermoplastic polyurethanes (TPUs) may be mentioned by way of example. For example, Liquid Crystal Technologies (LCT) (Cleveland, Ohio) markets suitable polymer spacer elements. In particular, the spacer element may be configured in the form of glass spheres and / or polymer spheres and / or glass rods and / or polymer rods.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소는 막대 형태로 구성되며, 구불구불한 방식으로 제1 중합체 층 상에 적용된다. 이와 같은 방식으로, 막대-형상의 예컨대 연질인 스페이서 요소가 배열되면서도 막대가 서로 겹치는 것을 방지할 수 있다.In another embodiment of the method, the spacer element is in rod form and is applied on the first polymer layer in a serpentine manner. In this way, it is possible to prevent the rods from overlapping each other while the rod-shaped eg soft spacer elements are arranged.
스페이서 요소의 적용시, 스페이서 요소는 분배, 예를 들면 살포될 수 있다.In the application of the spacer element, the spacer element can be dispensed, for example spread.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 방법 단계 A)에서의 제1 중합체 층에 대한 스페이서 요소의 적용은 살포법(scattering method) 및/또는 분무법 및/또는 유동층법 및/또는 배치법(placement method) (특히 예컨대 자동 배치 기계를 사용하는 배치 기술) 및/또는 인쇄법 및/또는 코팅법에 의해 수행된다.In another embodiment of the method, the application of the spacer element to the first polymer layer in process step A) is carried out by the scattering method and / or the spraying method and / or the fluidized bed method and / or the placement method ( In particular a batch technique using an automatic batch machine) and / or a printing method and / or a coating method.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 방법 단계 A)에서의 제1 중합체 층에 대한 스페이서 요소의 적용은 충전재로서 스페이서 요소를 포함하는 인쇄 및/또는 코팅 재료, 예를 들면 인쇄 잉크, 잉크, 페이스트, 배합물, 래커 또는 접착제가 사용되는 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 수행된다.In another embodiment of the method, the application of the spacer element to the first polymer layer in method step A) comprises printing and / or coating materials, such as printing inks, inks, pastes, comprising spacer elements as fillers. Formulations, lacquers or adhesives are carried out by the printing and / or coating methods used.
방법 단계 A)에서의 제1 중합체 층에 대한 스페이서 요소 단일층의 적용 후, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 부분적으로 또는 완전히 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화될 수 있다. 이는 예를 들면 열적으로, 자외선에의 노출에 의해, 적외선에의 노출에 의해, 및/또는 건조에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 상기 구조가 폴리카르보네이트와 같이 낮은 UV 안정성을 가지는 중합체를 포함하는 경우라면, 압밀은 바람직하게는 열적으로, 적외선에의 노출에 의해, 및/또는 건조에 의해 수행된다. 처음에는 부분적으로, 그리고 차후에 완전히 압밀하는 것에 의해, 한편으로 인쇄된 구조의 형상 안정성이 향상될 수 있다. 다른 한편으로, 이는 특히 차후의 완전 압밀에 의해, 스페이서 요소를 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 고정하거나, 또는 스페이서 요소의 단일층을 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층 양자에 연결시킬 가능성을 부여한다.After application of the spacer element monolayer to the first polymer layer in process step A), the printing and / or coating material is partly or completely consolidated, eg dried and / or crosslinked and / or solidified and / or crystallized. Can be. This can be done, for example, thermally, by exposure to ultraviolet radiation, by exposure to infrared radiation, and / or by drying. However, if the structure comprises a polymer having low UV stability, such as polycarbonate, consolidation is preferably carried out thermally, by exposure to infrared radiation, and / or by drying. By partial consolidation at first, and later fully, on the one hand, the shape stability of the printed structure can be improved. On the other hand, it is possible, in particular by subsequent full consolidation, to fix the spacer element between the first polymer layer and the second polymer layer, or to connect a single layer of the spacer element to both the first polymer layer and the second polymer layer. Gives the possibility.
방법 단계 C)는 방법 단계 A) 및 B) 이후, 또는 방법 단계 A) 및/또는 B) 동안 및/또는 전 중 어느 것에 수행될 수 있다.Method step C) may be performed after method steps A) and B) or during and / or before method steps A) and / or B).
예를 들어 본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소의 고정은 방법 단계 A)에서 스페이서 요소의 단일층을 적용한 후, 스페이서 요소를 포함하는 인쇄 및/또는 코팅 재료를 부분적으로만 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화하고, 방법 단계 B)에서 제2 중합체 층을 적용한 후, 스페이서 요소를 포함하는 인쇄 및/또는 코팅 재료를 완전히 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화하하는 것에 의해 수행된다.For example, in another embodiment of the method, the fixing of the spacer element may be achieved by applying a monolayer of the spacer element in method step A), and then only partially consolidating the print and / or coating material comprising the spacer element, eg After drying and / or crosslinking and / or solidifying and / or crystallizing and applying the second polymer layer in process step B), the printing and / or coating material comprising the spacer element is completely consolidated, for example drying and And / or crosslinking and / or solidifying and / or crystallizing.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소의 고정은 방법 단계 A) 전에 방법 단계 0)에서, 특히 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 인쇄 및/또는 코팅 재료를 적용함으로써 스페이서 요소 및/또는 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층 상에 접착제의 층이 적용되는 접착제 결합법에 의해 수행된다. 이와 같은 경우, 고정 자체는 방법 단계 A) 동안 및/또는 후에, 및/또는 방법 단계 B) 동안 및/또는 후에 수행될 수 있다. 이와 같은 맥락에서, 그리고 하기에서 설명되는 라미네이트화법과 관련하여, 방법 단계 A) 전에, 본 방법은 하기의 방법 단계 0)을 포함할 수도 있다: 특히 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 스페이서 요소 및/또는 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층 상에 접착제 층 및/또는 열가소성 층을 적용하는 단계.In another embodiment of the method, the fixing of the spacer element is carried out in the method step 0) before the method step A), in particular by applying the printing and / or coating material by printing and / or coating. It is carried out by an adhesive bonding method in which a layer of adhesive is applied on the polymer layer and / or the second polymer layer. In such a case, the fixation itself may be performed during and / or after method step A) and / or during and / or after method step B). In this context, and in connection with the lamination method described below, before the method step A), the method may comprise the following method step 0): the spacer element and / or by printing and / or coating in particular. Or applying an adhesive layer and / or a thermoplastic layer on the first polymer layer and / or the second polymer layer.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소의 고정은 방법 단계 A) 전에 방법 단계 0)에서, 특히 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 인쇄 및/또는 코팅 재료를 적용함으로써 스페이서 요소 및/또는 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층 상에 열가소성 층이 적용되고/거나 스페이서 요소 및/또는 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층이 열가소성 물질로 제조되는, 특히 승압 및/또는 승온에서의, 및/또는 자외선에의 노출 및/또는 적외선에의 노출을 사용한 라미네이트화법에 의해 수행된다. 승압 및/또는 승온에서의 라미네이트화는 예를 들면 2개의 고온 회전 실린더 사이에서 수행될 수 있다. 이와 같은 경우에서, 압력 및 온도는 바람직하게는 스페이서 요소의 형상이 적어도 본질적으로 보존되면서 중합체 층과 스페이서 요소가 결합하도록 선택될 것이다. 라미네이트화법 범위 내에서, 스페이서 요소 및/또는 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층 및/또는 열가소성 층은 가열될 수 있다.In another embodiment of the method, the fixing of the spacer element is carried out in the method step 0) before the method step A), in particular by applying the printing and / or coating material by printing and / or coating. At elevated and / or elevated temperatures, in particular at elevated pressure and / or at elevated temperatures, a thermoplastic layer is applied on the polymer layer and / or the second polymer layer and / or the spacer element and / or the first polymer layer and / or the second polymer layer are made of thermoplastic material And / or lamination using exposure to ultraviolet light and / or exposure to infrared light. Lamination at elevated pressure and / or elevated temperature can be carried out, for example, between two hot rotating cylinders. In such a case, the pressure and temperature will preferably be selected such that the polymer layer and spacer element are bonded while the shape of the spacer element is at least essentially preserved. Within the lamination range, the spacer element and / or the first polymer layer and / or the second polymer layer and / or the thermoplastic layer can be heated.
본 방법은 또한 하기의 방법 단계 C1)을 포함할 수 있다: 스페이서 요소에 의해 이어지며 2개 측에서 중합체 층들에 의해 한정되는 공간의 나머지 측을 한정하고 밀봉하는 밀봉(seal)을 적용하는 단계.The method may also comprise the following method step C1): applying a seal which defines and seals the remaining side of the space which is followed by the spacer element and defined by the polymer layers on two sides.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 스페이서 요소의 고정은 제1 중합체 층과 제2 중합체 층이 1개 이상의 클램프에 의해 함께 클램핑되는 클램핑법(clamping method)에 의해 수행된다. 상기 클램프 또는 클램프들은 동시에 밀봉으로서 구성될 수 있다. 클램핑법에 의해 고정할 경우, 스페이서 요소는 임의로 약간 정도까지 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층으로 가압될 수 있으며, 제1 중합체 층 및/또는 제2 중합체 층은 약간 변형되고, 스페이서 요소는 각 위치에서 고정된다. 대안으로서, 또는 이에 더하여, 스페이서 요소 자체가 약간 변형되고, 그에 따라 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 고정될 수 있다.In another embodiment of the method, the fixing of the spacer element is performed by a clamping method in which the first polymer layer and the second polymer layer are clamped together by one or more clamps. The clamp or clamps can be configured as a seal at the same time. When fastened by the clamping method, the spacer element may be pressed into the first polymer layer and / or the second polymer layer, optionally to some extent, the first polymer layer and / or the second polymer layer being slightly deformed and the spacer element Is fixed at each position. As an alternative or in addition, the spacer element itself may be slightly deformed and thus fixed between the first polymer layer and the second polymer layer.
상기 접착제 층은 방법 단계 0)에서의 적용 후에 부분적으로 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화될 수 있다. 이것은 열적으로, 자외선에의 노출에 의해, 적외선에의 노출에 의해, 및/또는 건조에 의해 수행될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 접착제 층은 접착 특성이 보존되어 스페이서 요소가 거기에 접착될 수 있는 정도까지만 압밀된다. 스페이서 요소 단일층의 적용 후, 특히 방법 단계 A)에서, 접착제 층은 스페이서 요소를 고정하도록 완전히 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화될 수 있다.The adhesive layer may be partially consolidated, for example dried and / or crosslinked and / or solidified and / or crystallized after application in process step 0). This can be done thermally, by exposure to ultraviolet radiation, by exposure to infrared radiation, and / or by drying. Preferably, however, the adhesive layer is compacted only to the extent that the adhesive properties are preserved so that the spacer elements can adhere thereto. After application of the spacer element monolayer, in particular method step A), the adhesive layer can be completely consolidated, for example dried and / or crosslinked and / or solidified and / or crystallized, to fix the spacer element.
상기 열가소성 층은 방법 단계 0)에서의 적용 후에 완전히 압밀, 예를 들면 건조 및/또는 가교결합 및/또는 고체화 및/또는 결정화될 수 있다. 이것 역시 열적으로, 자외선에의 노출에 의해, 적외선에의 노출에 의해, 및/또는 건조에 의해 수행될 수 있다.The thermoplastic layer can be completely consolidated, for example dried and / or crosslinked and / or solidified and / or crystallized after application in process step 0). This may also be done thermally, by exposure to ultraviolet radiation, by exposure to infrared radiation, and / or by drying.
본 방법의 또 다른 실시양태에서, 접착제 층 및/또는 열가소성 층은 구조화된(structured) 층이다. 따라서, 접착제 층 및/또는 열가소성 층은 바람직하게는 정해진 구조로 중합체 층 상에 적용될 수 있는 재료로 제조된다. 접착제 층 및/또는 열가소성 층의 구조화는 예를 들면 차후에 스페이서 요소가 적용되는 제1 중합체 층의 영역만이 접착제 층 또는 열가소성 층에 의해 부분적으로 또는 완전히 코팅되도록 구성될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 생성되는 공동을 한정하는 제1 중합체 층의 영역은 코팅되지 않는데, 이는 제조되는 전기기계 변환기의 압전 특성에 유리한 효과를 가질 수 있다.In another embodiment of the method, the adhesive layer and / or the thermoplastic layer is a structured layer. Thus, the adhesive layer and / or the thermoplastic layer are preferably made of a material which can be applied on the polymer layer in a defined structure. The structuring of the adhesive layer and / or the thermoplastic layer can be configured such that, for example, only the area of the first polymer layer to which the spacer element is subsequently applied is partially or completely coated by the adhesive layer or the thermoplastic layer. In this way, the area of the first polymer layer defining the resulting cavity is not coated, which can have an advantageous effect on the piezoelectric properties of the electromechanical transducer produced.
예를 들면, 스페이서법은 차후의 방법 단계 A)에서 예를 들면 배치법에 의해 접착제 층 또는 열가소성 층을 가지는 제1 중합체 층의 영역에만 적용될 수 있다.For example, the spacer method can be applied only in the region of the first polymer layer having an adhesive layer or a thermoplastic layer, for example by a batch method, in a subsequent method step A).
그러나 차후의 방법 단계 A)에서, 스페이서 요소는 접착제 층 또는 열가소성 층을 가지는 제1 중합체 층의 영역, 및 접착제 층을 가지지 않거나, 또는 열가소성 층을 가지지 않는 제1 중합체 층의 영역 모두에 적용될 수도 있다.However, in subsequent method step A), the spacer element may be applied both to the area of the first polymer layer with the adhesive layer or the thermoplastic layer and to the area of the first polymer layer with or without the adhesive layer. .
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 방법 단계 A) 이후, 본 방법은 하기의 방법 단계 A1)을 포함한다: 접착제 층 및/또는 열가소성 층에 접착되지 않은 스페이서 요소를 제거하는 단계. 이것은 예를 들면 특히 스페이서 요소를 가지는 중합체 층 측을 아래로 하는 진탕법에 의해, 및/또는 기류의 도움으로 수행될 수 있다.In another embodiment of the invention, after method step A), the method comprises the following method step A1): removing the spacer element not adhered to the adhesive layer and / or the thermoplastic layer. This can be done, for example, by shaking down the polymer layer side, in particular with spacer elements, and / or with the aid of airflow.
예를 들어, 스페이서 요소는 분무, 살포 또는 유동화에 의해 접착제 층 및/또는 열가소성 층 상에 적용될 수 있다. 그러나, 접착제 층이 제공되어 있는 제1 중합체 층의 영역에서, 처리되지 않은 영역에는 스페이서 요소가 접착되지 않는다. 접착제 층에 접착되지 않은 스페이서 요소는 진탕 또는 타격(tapping)에 의해 제거될 수 있다. 스페이서 요소의 적용 후, 접착제 층은 예를 들면 적용된 스페이서 요소를 영구적으로 고정하기 위하여 가교결합 및/또는 건조, 특히 완전히 가교결합 및/또는 건조될 수 있다.For example, the spacer element may be applied on the adhesive layer and / or the thermoplastic layer by spraying, spraying or fluidizing. However, in the region of the first polymer layer provided with the adhesive layer, no spacer element is adhered to the untreated region. Spacer elements that are not adhered to the adhesive layer can be removed by shaking or tapping. After application of the spacer element, the adhesive layer can be crosslinked and / or dried, in particular fully crosslinked and / or dried, for example to permanently fix the applied spacer element.
접착제 층 및/또는 열가소성 층의 적용 역시 특히 인쇄 및/또는 코팅 재료, 예를 들면 인쇄 잉크, 잉크, 페이스트, 배합물, 래커 또는 접착제를 사용하는 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 수행될 수 있다.Application of the adhesive layer and / or thermoplastic layer may also be carried out by printing and / or coating methods, in particular using printing and / or coating materials such as printing inks, inks, pastes, formulations, lacquers or adhesives.
본 발명의 영역에서는, 예를 들면 닥터 블레이딩, 회전 코팅, 침지 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅, 슬롯-다이(slot-dye) 코팅, 철판 인쇄, 그라비아 인쇄, 패드(pad) 인쇄, 디지털 인쇄, 열 전달 인쇄, 블록판(relief) 인쇄, 특히 돗판(letterpress) 인쇄, 평판 인쇄, 음각 인쇄 (오프셋 인쇄) 및/또는 스크린 인쇄, 및/또는 예를 들면 하르도 마쉬넨바우(Hardo Maschinenbau) GmbH (독일 바드 살주플렌 소재) 사의 핫 멜트 접착제용 롤러 적용 기작을 사용한 롤러 적용법이 인쇄 및/또는 코팅법으로 적합하며, 바람직한 것은 스크린 인쇄이다. 특히, 구조화된 층은 다이, 마스크 또는 주형과 조합된 (상기 주형은 특히 코팅될 예정이 아닌 위치에서 해당 중합체 층을 덮음) 닥터 블레이딩, 회전 코팅, 침지 코팅, 분무 코팅 및/또는 커튼 코팅에 의해 적용될 수 있다. 다이, 마스크 또는 주형없는 코팅법으로는 특히, 슬롯-다이 코팅, 철판 인쇄, 그라비아 인쇄, 패드(pad) 인쇄, 디지털 인쇄, 열 전달 인쇄, 블록판(relief) 인쇄, 특히 돗판(letterpress) 인쇄, 평판 인쇄, 음각 인쇄 (오프셋 인쇄) 및/또는 스크린 인쇄에 의한 코팅, 및/또는 롤러 적용법, 바람직하게는 스크린 인쇄법이 사용될 수 있다.In the scope of the present invention, for example, doctor blading, rotary coating, dip coating, spray coating, curtain coating, slot-dye coating, iron plate printing, gravure printing, pad printing, digital printing, Heat transfer printing, relief printing, in particular letterpress printing, flatbed printing, intaglio printing (offset printing) and / or screen printing, and / or for example, Hardo Maschinenbau GmbH ( A roller application method using a roller application mechanism for hot melt adhesive of Bad Salzuflen, Germany is suitable as a printing and / or coating method, and screen printing is preferable. In particular, the structured layer may be combined with a die, mask, or mold (the mold covers the polymer layer at a location not particularly to be coated) in doctor blading, rotary coating, dip coating, spray coating and / or curtain coating. Can be applied by Die-, mask- or mold-free coatings include, in particular, slot-die coating, iron plate printing, gravure printing, pad printing, digital printing, heat transfer printing, relief printing, in particular letterpress printing, Coating by flat printing, engraving printing (offset printing) and / or screen printing, and / or roller application, preferably screen printing, may be used.
상기 인쇄 및/또는 코팅 재료, 예를 들면 인쇄 잉크, 잉크, 페이스트, 배합물, 래커 또는 접착제는 처리 전에 직접 배합되거나, 또는 시중에서 구입될 수 있다.The printing and / or coating materials, such as printing inks, inks, pastes, formulations, lacquers or adhesives, may be formulated directly prior to processing or may be purchased commercially.
예를 들면, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 특히 결합제로서 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 에테르, 고무 유도체, 폴리에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아미노 수지, 아미도 수지, 케톤 수지, 크실렌-포름알데히드 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리올레핀, 염화 폴리비닐, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리아미드, 실리콘 수지, 폴리우레탄, 특히 폴리우레탄, 및 이러한 중합체들의 블렌드로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 중합체를 포함하거나, 또는 그것으로 제조될 수 있다. 인쇄 및/또는 코팅 재료가 수지를 포함하는 경우, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 임의로 1종 이상의 수지 경화제를 추가 함유할 수 있다. 인쇄 및/또는 코팅 재료는 또한 용매, 첨가제 및 기타 충전재를 함유할 수 있다. 첨가제로는, 예를 들면 증점제, 유변학적 첨가제, 접착 촉진제, 소포제, 탈기제 및/또는 유동 조절제가 인쇄 및/또는 코팅 재료에 첨가될 수 있다.For example, printing and / or coating materials can in particular be used as binders for cellulose esters, cellulose ethers, rubber derivatives, polyester resins, unsaturated polyesters, alkyd resins, phenolic resins, amino resins, amido resins, ketone resins, xylene- Formaldehyde resin, epoxy resin, phenoxy resin, polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinyl ester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl ether, polyacrylate, polymethacrylate, polystyrene, polycarbonate, poly It may comprise or be made from one or more polymers selected from the group consisting of esters, copolyesters, polyamides, silicone resins, polyurethanes, in particular polyurethanes, and blends of these polymers. If the printing and / or coating material comprises a resin, the printing and / or coating material may optionally further contain one or more resin curing agents. Printing and / or coating materials may also contain solvents, additives and other fillers. As additives, thickeners, rheological additives, adhesion promoters, defoamers, degassing agents and / or flow control agents can be added to the printing and / or coating materials, for example.
특히 결합제로서 시중에서 구입가능한 많은 제품들이 인쇄 및/또는 코팅 재료로서 적합할 수 있는데, 예를 들면 독일 바바리아 와이센부르크 소재 프롤(Proell) KG 사에 의해 노리판(Noriphan) HTR, 노리판 PCI, 노리판 N2K, 노리크릴(Noricryl) 및 NoriPET이라는 상표명으로, 또는 독일 탐 소재 마라부(Marabu) GmbH & Co. KG 사에 의해 마라플렉스(Maraflex) FX라는 상표명으로, 또는 독일 보트로프 소재 후지필름 세리콜 저머니(Fujifilm Sericol Germany) GmbH 사에 의해 폴리플라스트(Polyplast) PY라는 상표명으로, 또는 독일 뉴렘베스크 소재 코츠 스크린 잉크(Coates Screen Inks) GmbH 사에 의해 HG, SG, CP, CX, PK, J, TL 및 YN이라는 스크린 인쇄 잉크 상표명으로, 또는 미국 샤우니 소재 나즈다르(Nazdar) 사에 의해 1500 시리즈 UV 플렉시폼(Flexiform), 1600 파워 프린트(Power Print) 시리즈, 1700 베르사 프린트(Versa Print), 3200 시리즈, 1800 파워 프린트 플러스, 9700 시리즈, PP 시리즈, 7200 래커 및 7900 시리즈라는 상표명으로 시판되고 있다.Many commercially available products, in particular as binders, may be suitable as printing and / or coating materials, for example by Noriphan HTR, Noripan PCI, by Proell KG, Weisenburg, Bavaria, Noripan N2K, Noricryl and NoriPET are trade names, or Marabu GmbH & Co., Tam, Germany. Under the trade name Maraflex FX by KG or under the name Polyplast PY by Fujifilm Sericol Germany GmbH, Bottrop, Germany, or by Nuremberg, Germany. 1500 series UV by the screen printing ink trade names HG, SG, CP, CX, PK, J, TL and YN by Coates Screen Inks GmbH or by Nazdar of Shauni, USA It is marketed under the trade names Flexiform, 1600 Power Print series, 1700 Versa Print, 3200 Series, 1800 Power Print Plus, 9700 Series, PP Series, 7200 Lacquer and 7900 Series.
자외선하에서 경화되는 인쇄 및/또는 코팅 재료를 위한 결합제로는, 예를 들면 에폭시, 에스테르, 에테르 및/또는 우레탄 아크릴레이트가 적합하다. 우레탄 아크릴레이트는 반응성 희석제 (저-점도 메트/아크릴레이트) 중 용액으로서, 저-점도 올리고머로서, 분말 코팅 기술용 고체로서, 또는 우레탄 아크릴레이트 분산액으로서 사용될 수 있다. 우레탄 아크릴레이트는 예를 들면 바이엘 머티어리얼사이언스(Bayer MaterialScience) AG 사 (독일 레버쿠젠 소재)로부터 데스몰룩스(Desmolux)라는 상용/상표명으로 구입가능하다. 경화, 예를 들면 전자 광선 경화에는, 단일 경화 기술 및 이중 경화 기술이 적합하다. 이중 경화 기술용으로는, 이소시아네이토-우레탄 아크릴레이트가 특히 적합하다.As binders for printing and / or coating materials that cure under ultraviolet light, for example, epoxy, ester, ether and / or urethane acrylates are suitable. Urethane acrylates can be used as solutions in reactive diluents (low-viscosity meth / acrylates), as low-viscosity oligomers, as solids for powder coating techniques, or as urethane acrylate dispersions. Urethane acrylates are commercially available under the trade name Desmolux, for example, from Bayer MaterialScience AG (Leverkusen, Germany). For curing, for example electron beam curing, single curing techniques and double curing techniques are suitable. For dual curing techniques, isocyanato-urethane acrylate is particularly suitable.
인쇄 및/또는 코팅 재료는 물을 기제로 하여, 또는 물이 아닌 다른 용매를 기제로 하여 제조될 수 있다.Printing and / or coating materials can be prepared based on water or on a solvent other than water.
인쇄 및/또는 코팅 재료는 특히 1종 이상의 폴리우레탄을 포함할 수 있거나, 또는 그것으로 제조될 수 있다. 특히, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 1종 이상의 단일-성분 폴리우레탄 및/또는 1종 이상의 2-성분 폴리우레탄 및/또는 1종 이상의 수성 폴리우레탄 분산액 및/또는 1종 이상의 폴리우레탄 핫 멜트 접착제를 포함할 수 있거나, 또는 그것으로 제조될 수 있다.Printing and / or coating materials may in particular comprise or be made of one or more polyurethanes. In particular, the printing and / or coating materials may comprise at least one single-component polyurethane and / or at least one two-component polyurethane and / or at least one aqueous polyurethane dispersion and / or at least one polyurethane hot melt adhesive. It may comprise or be made from it.
예를 들면, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 알콜을 2 초과 4 이하의 평균 관능도를 가지는 화학량론적 과량의 다관능성 이소시아네이트와 반응시킴으로써 제조가능한 예비중합체를 포함하는 1종 이상의 단일-성분 폴리우레탄을 포함할 수 있거나, 또는 그것으로 구성될 수 있다. 이러한 예비중합체는 임의로 또한 첨가제 및/또는 용매를 포함할 수 있다.For example, the printing and / or coating materials comprise at least one single-component polyurethane comprising a prepolymer preparable by reacting an alcohol with a stoichiometric excess of polyfunctional isocyanate having an average functionality of greater than 2 or less than 4. It may or may consist of it. Such prepolymers may optionally also include additives and / or solvents.
상기 예비중합체는 예를 들면 폴리이소시아네이트를 폴리올의 평균 1관능성인 알콜과의 혼합물인 알콜과 반응시켜 우레탄 기 및 말단 이소시아네이트 기를 형성시키는 것에 의해 수득될 수 있다.Such prepolymers can be obtained, for example, by reacting a polyisocyanate with an alcohol that is a mixture of polyols with an average monofunctional alcohol to form urethane groups and terminal isocyanate groups.
폴리올로는, 업계 숙련자에게 알려져 있으며 폴리우레탄 화학에 있어서 통상적인 폴리올들이 사용될 수 있는데, 예를 들면 문헌 [Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie [Ullmanns Encyclopaedia of Industrial Chemistry], 4th edition, volume 19, pp. 304-5, Verlag Chemie, Weinheim], 또는 [Polyurethan Lacke, Kleb- und Dichtstoffe [Polyurethane coatings, adhesives and sealants] by Ulrich Meier-Westhues, Vincentz Network, Hannover, 2007]에 기술되어 있는 바와 같은 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리카르보네이트, 폴리카프로락톤, 폴리우레탄 및 폴리에스테르 폴리올이다. 예를 들면, 독일 레버쿠젠 소재 바이엘 머티어리얼사이언스 AG 사의 데스모펜(Desmophen)®로 알려져 있는 폴리올이 사용될 수 있다.As polyols, polyols known to those skilled in the art and customary in polyurethane chemistry can be used, for example, Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie [Ullmanns Encyclopaedia of Industrial Chemistry], 4 th edition, volume 19, pp. 304-5, Verlag Chemie, Weinheim], or polyethers, polys as described in Polyurethan Lacke, Kleb- und Dichtstoffe [Polyurethane coatings, adhesives and sealants] by Ulrich Meier-Westhues, Vincentz Network, Hannover, 2007 Acrylates, polycarbonates, polycaprolactones, polyurethanes and polyester polyols. For example, polyols known as Desmophen ® by Bayer Material Science AG of Leverkusen, Germany can be used.
> 2의 평균 관능도를 가지는 다관능성 이소시아네이트로는, 예를 들면 문헌 [Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4th edition, volume 19, pp. 303-4, Verlag Chemie, Weinheim]에 기술되어 있는 바와 같이, 업계 숙련자에게 알려져 있으며 폴리우레탄 화학에 있어서 통상적인 생성물들이 사용될 수 있다. 언급될 수 있는 예는 뷰렛 기에 의해 삼량체화된 이소시아네이트, 예를 들면 삼량체화된 헥사메틸렌 디이소시아네이트인 데스모두르(Desmodur)® N (독일 레버쿠젠 소재 바이엘 머티어리얼사이언스 AG 사의 상표명), 또는 그의 디이소시아네이트와의 혼합물, 또는 이소시아누레이트 기에 의해 삼량체화된 이소시아네이트, 또는 그의 디이소시아네이트와의 혼합물이다. 폴리올 상 디이소시아네이트의 첨가생성물, 예를 들면 트리메틸올 프로판 상 톨루일렌 디이소시아네이트 역시 적합하다.As polyfunctional isocyanates having an average functionality of> 2, for example, Ullmanns Enzyklopadie der technischen Chemie, 4 th edition, volume 19, pp. 303-4, Verlag Chemie, Weinheim, known to those skilled in the art and conventional products in polyurethane chemistry can be used. Examples that may be mentioned are isocyanates trimerized by biuret groups, for example Desmodur ® N (trade name of Bayer MaterialScience AG, Leverkusen, Germany), or trimerized hexamethylene diisocyanate Mixtures with isocyanates, or isocyanates trimerized with isocyanurate groups, or mixtures with diisocyanates thereof. Addition products of diisocyanates on polyols, for example toluylene diisocyanate on trimethylol propane, are also suitable.
경화를 촉진하기 위한 촉매와 같은 첨가제, 예를 들면 3차 아민 예컨대 디모르폴리노 디에틸 에테르, 비스-[2-N,N-(디메틸아미노)에틸]에테르 또는 주석 화합물, 예컨대 디부틸 주석 디라우레이트 또는 주석-II 옥토에이트, 항노화제 및 광보호제, 건조제, 안정화제, 예를 들면 염화 벤조일, 접착성을 향상시키기 위한 접착 촉진제, 가소제, 예를 들면 디옥틸 프탈레이트는 물론, 색소 및 충전재가 예비중합체에 첨가될 수 있다.Additives such as catalysts to promote curing, for example tertiary amines such as dimorpholino diethyl ether, bis- [2-N, N- (dimethylamino) ethyl] ether or tin compounds such as dibutyl tin di Laurate or tin-II octoate, anti-aging agent and photoprotectant, desiccant, stabilizer such as benzoyl chloride, adhesion promoter for improving adhesion, plasticizer such as dioctyl phthalate, as well as pigments and fillers Can be added to the prepolymer.
이소시아네이트의 수분 민감성으로 인하여, 작업은 일반적으로 조심스럽게 물을 배제하고 수행되어야 하는데, 다시 말하자면 물이 없는 원료 물질이 사용되어야 하며, 반응 동안의 수분 유입이 방지되어야 한다.Due to the moisture sensitivity of the isocyanates, the work generally has to be carried out carefully with the exclusion of water, that is to say raw materials without water must be used and the ingress of water during the reaction should be prevented.
예비중합체의 제조는 폴리올과 1관능성 알콜의 혼합물을 화학량론적 과량의 2- 또는 다관능성 이소시아네이트 화합물과 반응시키는 것에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 선행 반응으로 1관능성 히드록실 화합물을 이소시아네이트 화합물과 반응시키는 것 역시 가능하다.The preparation of the prepolymers can be carried out by reacting a mixture of polyol and monofunctional alcohol with a stoichiometric excess of 2- or polyfunctional isocyanate compound. However, it is also possible to react monofunctional hydroxyl compounds with isocyanate compounds in a prior reaction.
그러나, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 예를 들면 이소시아네이트 기를 가지는 1종의 성분 및 1종의 이소시아네이트-반응성 성분을 포함하는 1종 이상의 2-성분 폴리우레탄을 포함하거나, 또는 그것으로 제조될 수도 있다.However, the printing and / or coating materials may comprise or be made of, for example, one or more two-component polyurethanes comprising one component with isocyanate groups and one isocyanate-reactive component.
업계 숙련자에게 원래 알려져 있으며 바람직하게는 2 이상의 관능도를 가지는 NCO 화합물이 인쇄 및/또는 코팅 재료용의 적합한 폴리이소시아네이트로 사용될 수 있다. 이들은 통상적으로 2개 이상의 자유 NCO 기를 가지는 이미노옥사디아진디온, 이소시아누레이트, 우레트디온, 우레탄, 알로파네이트, 뷰렛, 요소, 옥사디아진트리온, 옥사졸리딘온, 아실우레아 및/또는 카르보디이미드 구조를 가지는 지방족, 고리지방족, 방향지방족 및/또는 방향족의 디- 또는 트리이소시아네이트, 그리고 그의 더 고분자량인 연계 생성물들이다.NCO compounds originally known to those skilled in the art and preferably having two or more functionalities can be used as suitable polyisocyanates for printing and / or coating materials. These are typically iminooxadiazinedione, isocyanurate, uretdione, urethane, allophanate, biuret, urea, oxadiazinetrione, oxazolidinone, acylurea and / or carbamide having two or more free NCO groups Aliphatic, cycloaliphatic, aliphatic and / or aromatic di- or triisocyanates having a bodyimide structure, and higher molecular weight linkage products thereof.
그와 같은 디- 또는 트리이소시아네이트의 예는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3- 및 1,4-디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HDI), 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토-메틸-시클로헥산 (이소포론 디이소시아네이트, IPDI), 메틸렌-비스-(4-이소시아네이토시클로헥산), 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네이트 (TMXDI), 트리이소시아네이토노난, 톨루일렌 디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄-2,4'- 및/또는 -4,4'- 및/또는 -2,2'- 디이소시아네이트 (MDI), 트리페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 4-이소시아네이토메틸-1,8-옥탄 디이소시아네이트 (노난 트리이소시아네이트, 트리이소시아네이토노난, TIN) 및/또는 1,6,11-운데칸 트리이소시아네이트 및 이들의 임의의 혼합물, 그리고 임의로 또한 기타 디-, 트리- 및/또는 폴리이소시아네이트들의 혼합물이다. 이와 같은 폴리이소시아네이트들은 통상적으로 0.5 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 3 중량% 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 중량% 내지 25 중량%의 이소시아네이트 함량을 가진다.Examples of such di- or triisocyanates include tetramethylene diisocyanate, cyclohexane-1,3- and 1,4-diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), 1-isocyanato-3,3, 5-trimethyl-5-isocyanato-methyl-cyclohexane (isophorone diisocyanate, IPDI), methylene-bis- (4-isocyanatocyclohexane), tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI), Triisocyanatononane, toluylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-2,4'- and / or -4,4'- and / or -2,2'- diisocyanate (MDI), triphenylmethane -4,4'-diisocyanate, naphthylene-1,5-diisocyanate, 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate, triisocyanatononane, TIN) and / or 1,6,11-undecane triisocyanate and any mixtures thereof, and optionally also other Mixtures of di-, tri- and / or polyisocyanates. Such polyisocyanates typically have an isocyanate content of 0.5% to 60% by weight, preferably 3% to 30% by weight, particularly preferably 5% to 25% by weight.
바람직하게는, 지방족 및/또는 고리지방족 및/또는 방향족 디이소시아네이트 기반의 이소시아누레이트, 우레탄, 알로파네이트, 뷰렛, 이미노옥사디아진트리온, 옥사디아진트리온 및/또는 우레트디온 기를 가지는 더 고분자량의 화합물들이 인쇄 및/또는 코팅 재료에 사용된다.Preferably, isocyanurate, urethane, allophanate, biuret, iminooxadiazinetrione, oxadiazinetrione and / or uretdione groups based on aliphatic and / or cycloaliphatic and / or aromatic diisocyanates Higher molecular weight compounds are used in printing and / or coating materials.
특히 바람직하게는, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이토디시클로헥실메탄, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 2,4-톨루일렌 디이소시아네이트, 2,6-톨루일렌 디이소시아네이트 및/또는 크실릴렌 디이소시아네이트 기반의 뷰렛, 이미노옥사디아진트리온, 이소시아누레이트 및/또는 우레트디온 기를 가지는 화합물들이 인쇄 및/또는 코팅 재료에 사용된다.Especially preferably, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'- diisocyanatodicyclohexylmethane, diphenylmethane-4,4'- diisocyanate, diphenylmethane-2,4'-di Having isocyanate, 2,4-toluylene diisocyanate, 2,6-toluylene diisocyanate and / or xylylene diisocyanate based burette, iminooxadiazinetrione, isocyanurate and / or uretdione groups Compounds are used in printing and / or coating materials.
이소시아네이트를 함유하는 성분의 제조 및/또는 사용은 용매 중에서 수행될 수 있으며, 그 예는 N-메틸피롤리돈, N-에틸피롤리돈, 크실렌, 용매 나프타, 톨루엔, 부틸 아세테이트, 메톡시프로필 아세테이트, 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤이다. 용매는 이소시아네이트 기를 반응시킨 후에 첨가될 수 있다. 이 경우, 알콜과 같은 양성자성 용매를 사용하는 것도 가능한데, 그것은 예를 들면 용액을 안정화시키거나, 또는 코팅 특성을 개선하는 기능을 한다. 어떠한 원하는 용매 혼합물도 가능하다. 용매의 양은 일반적으로 20 중량% 내지 < 100 중량%, 바람직하게는 50 중량% 내지 90 중량%의 농도를 가지는 용액이 생성되도록 재단될 것이다.The preparation and / or use of components containing isocyanates can be carried out in a solvent, for example N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, xylene, solvent naphtha, toluene, butyl acetate, methoxypropyl acetate , Acetone or methyl ethyl ketone. The solvent may be added after reacting the isocyanate groups. In this case, it is also possible to use protic solvents such as alcohols, which function, for example, to stabilize the solution or to improve the coating properties. Any desired solvent mixture is possible. The amount of solvent will generally be tailored to yield a solution having a concentration of 20% to <100% by weight, preferably 50% to 90% by weight.
가교결합을 촉진하기 위하여, 촉매가 첨가될 수도 있다. 적합한 촉매에 대해서는 문헌 ["Polyurethane Chemistry and Technology", Volume XVI, Part 1, Section IV, pages 129-211, The Kinetics and Catalysis of the Isocyanate Reactions]에 기술되어 있다. 예를 들면, 3차 아민, 주석, 아연 또는 비스무트 화합물, 또는 염기성 염이 적합하다. 디부틸 주석 디라우레이트 및 옥토에이트가 바람직하다.In order to promote crosslinking, a catalyst may be added. Suitable catalysts are described in "Polyurethane Chemistry and Technology", Volume XVI, Part 1, Section IV, pages 129-211, The Kinetics and Catalysis of the Isocyanate Reactions. For example, tertiary amines, tin, zinc or bismuth compounds, or basic salts are suitable. Dibutyl tin dilaurate and octoate are preferred.
적합한 이소시아네이트-반응성 성분, 예를 들면 폴리히드록시 화합물에 대해서는 업계 숙련자에게 공지되어 있다. 이들은 바람직하게는 폴리히드록시 폴리에스테르, 폴리히드록시 폴리우레탄, 폴리히드록시 폴리에테르, 폴리카르보네이트 디올, 또는 히드록실 기를 포함하는 중합체, 예컨대 공지의 폴리히드록시 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴레이트 폴리우레탄 및/또는 폴리우레탄 폴리아크릴레이트를 기반으로 하는 공지의 결합제들이다. 독일 레버쿠젠 소재 바이엘 머티어리얼사이언스 AG 사의 데스모펜®로 알려져 있는 폴리올이 예로 언급될 수 있다.Suitable isocyanate-reactive components such as polyhydroxy compounds are known to those skilled in the art. They are preferably polyhydroxy polyesters, polyhydroxy polyurethanes, polyhydroxy polyethers, polycarbonate diols, or polymers comprising hydroxyl groups, such as known polyhydroxy polyacrylates, polyacrylate polys Known binders based on urethane and / or polyurethane polyacrylates. Polyols known as Desmophen ® by Bayer Material Science AG of Leverkusen, Germany, may be mentioned by way of example.
그러나, 인쇄 및/또는 코팅 재료는 1종 이상의 수성 폴리우레탄 분산액, 예를 들면 폴리우레탄-폴리우레아 분산액을 포함하거나, 또는 그것으로 제조될 수도 있다. 본 발명에 따른 전기기계 변환기를 제조하기 위한 인쇄 및/또는 코팅 재료에 적합한 수성 폴리우레탄 분산액은 예를 들면 US 2,479,310 A호, US 4,092,286 A호, DE 2 811 148 A호, DE 3603996호 및 EP 08019884호에 기술되어 있는 바와 같은 것들이다.However, the printing and / or coating materials may comprise or be made from one or more aqueous polyurethane dispersions, such as polyurethane-polyurea dispersions. Aqueous polyurethane dispersions suitable for printing and / or coating materials for producing electromechanical transducers according to the invention are for example US 2,479,310 A, US 4,092,286 A,
폴리우레탄-폴리우레아 분산액의 제조에 적합한 디올 및/또는 폴리올 성분은 이소시아네이트와 관련된 반응을 할 수 있는 2개 이상의 수소 원자를 가지며 ≥ 62 내지 ≤ 18000, 바람직하게는 ≥ 62 내지 ≤ 4000 g/mol의 평균 분자량을 가지는 화합물이다. 적합한 구조 성분의 예는 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리락톤 및 폴리아미드이다. 바람직한 폴리올은 ≥ 2 내지 ≤ 4개, 바람직하게는 ≥ 2 내지 ≤ 3개의 히드록실 기를 가진다. 이와 같은 유형의 여러 화합물들의 혼합물 역시 고려될 수 있다.Suitable diol and / or polyol components for the preparation of polyurethane-polyurea dispersions have at least two hydrogen atoms capable of reacting with isocyanates and have a ≧ 62 to ≦ 18000, preferably ≧ 62 to ≦ 4000 g / mol. It is a compound which has an average molecular weight. Examples of suitable structural components are polyethers, polyesters, polycarbonates, polylactones and polyamides. Preferred polyols have ≧ 2 to ≦ 4, preferably ≧ 2 to ≦ 3 hydroxyl groups. Mixtures of several compounds of this type may also be considered.
폴리우레탄-폴리우레아 분산액은 별도로, 또는 1종 이상의 친수성으로 개질된 가교제와의 조합으로 사용될 수 있다. 폴리우레탄-폴리우레아 중합체의 추가적인 가교결합은 접착제 화합물의 열적 안정성 및 가수분해 내성의 상당한 증가로 이어진다.The polyurethane-polyurea dispersions may be used separately or in combination with one or more hydrophilic modified crosslinkers. Further crosslinking of the polyurethane-polyurea polymer leads to a significant increase in the thermal stability and hydrolysis resistance of the adhesive compound.
1종 이상의 잠재-반응성 폴리우레탄-폴리우레아 분산액이 사용될 수도 있다. 잠재-반응성 폴리우레탄-폴리우레아 분산액에 대해서는 예를 들면 EP 0 922 720 A호 및 WO 2008/071307호에 기술되어 있다. 이와 같은 생성물류의 장점은 중합체의 가교결합 반응이 예를 들면 라미네이트화 공정 범위 이내에서의 가열에 의해 개시될 수 있다는 것이다.One or more latent-reactive polyurethane-polyurea dispersions may be used. Potentially reactive polyurethane-polyurea dispersions are described, for example, in EP 0 922 720 A and WO 2008/071307. An advantage of this class of products is that the crosslinking reaction of the polymer can be initiated by heating, for example, within the lamination process range.
분산액은 별도로, 또는 코팅 및 접착제 기술에 알려져 있는 결합제, 보조제 및/또는 충전재, 특히 에멀션화제 및 광보호제, 예컨대 UV 흡수제 및 입체적 차폐 아민 (HALS), 항산화제, 충전재, 침강방지제, 소포제, 침윤제, 유동 조절제, 반응성 희석제, 가소제, 중화제, 촉매, 보조 용매 및/또는 증점제, 및/또는 첨가제 예컨대 색소, 염료 또는 매트화제와 함께 사용될 수 있다. 점착화제 역시 첨가될 수 있다. 상기 첨가제들은 처리 직전에 첨가될 수 있다. 그러나, 결합제의 분산 전 또는 동안에 일부 이상의 첨가제를 첨가하는 것 역시 가능하다.Dispersions can be used separately or as binders, adjuvants and / or fillers known in the art of coatings and adhesives, in particular emulsifiers and photoprotectants such as UV absorbers and steric masking amines (HALS), antioxidants, fillers, antisettling agents, antifoams, wetting agents , Flow regulators, reactive diluents, plasticizers, neutralizers, catalysts, co-solvents and / or thickeners, and / or additives such as pigments, dyes or matting agents. Tackifiers may also be added. The additives may be added immediately before treatment. However, it is also possible to add some or more additives before or during the dispersion of the binder.
개별 성분 및/또는 전체 혼합물에 첨가될 수 있는 이러한 물질들의 선택 및 투여에 대해서는 원칙적으로 업계 숙련자에게 알려져 있으며, 비합리적인 큰 비용 없이 간단한 예비 시험에 의해 특정 적용분야에 적합하도록 결정될 수 있다.The selection and administration of such substances, which can be added to the individual components and / or the whole mixture, is in principle known to the person skilled in the art and can be determined to be suitable for a particular application by simple preliminary testing without unreasonably high costs.
수성 폴리우레탄 분산액의 유변학적특성은 바람직하게는 적용 후에 예를 들면 중합체 층 상에서 그것이 더 이상 흐르지 않도록 적합한 증점제를 사용하여 조정된다. 특히 이 경우, 유동점(flow point)의 구조 점도는 높을 수 있다. 그와 같은 수성 폴리우레탄 분산액의 사용은 인쇄 층 및/또는 코팅이 적용 후 처음에는 건조될 수 있고, 그와 같은 경우 폴리우레탄 중합체가 - 사용되는 중합체 또는 중합체 블렌드에 따라 - 비정질로 고체화되거나 및/또는 결정화되며, 이후 라미네이트화법에서 폴리우레탄 중합체가 연질화되거나 및/또는 용융되는 정도까지 인쇄 층 및/또는 코팅이 정밀하게 가열되어, 중합체 층이 침윤됨으로써 스페이서를 포함하는 층의 구조가 보존될 수 있다는 장점을 가진다.The rheological properties of the aqueous polyurethane dispersions are preferably adjusted with suitable thickeners after application, for example so that they no longer flow on the polymer layer. In this case in particular, the structural viscosity of the flow point can be high. The use of such aqueous polyurethane dispersions can be dried initially after the printing layer and / or coating is applied, in which case the polyurethane polymer solidifies to amorphous-depending on the polymer or polymer blend used and / or Or crystallized and then the printing layer and / or coating are precisely heated to the extent that the polyurethane polymer softens and / or melts in the lamination process so that the polymer layer is infiltrated to preserve the structure of the layer comprising the spacers. Has the advantage.
본 방법은 또한 하기의 방법 단계 A2)를 포함할 수 있다: 이전 단일층 상에의 1개 이상의 추가적인 스페이서 요소 단일층의 적용 단계, 특히 합동 적용(congruent application) 단계. 바람직하게는, 이와 같은 경우, 추가 단일층의 스페이서 요소는 각각 상응하는 이전 단일층의 스페이서 요소 상에, 특히 합동으로 적용된다. 이와 같은 방식으로, 1개 이상의 특히 연속적인 공동이 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 형성될 수 있다. 바람직하게는, 추가 단일층의 스페이서 요소 역시 특히 서로와 관련하여 본질적으로 동일한 높이를 가진다. 추가 단일층 스페이서 요소의 고정은 이미 설명된 (제1) 단일층의 고정과 유사한 방식으로 수행될 수 있는데, 그와 관련하여서는 본문의 개시내용을 의거 명시적으로 참조한다.The method may also comprise the following method step A2): applying at least one further spacer element monolayer on the previous monolayer, in particular a congruent application step. Preferably, in this case, the spacer elements of the further monolayer are each applied, in particular jointly, onto the spacer elements of the corresponding previous monolayer. In this way, one or more particularly continuous cavities can be formed between the first polymer layer and the second polymer layer. Preferably, further monolayer spacer elements also have essentially the same height, in particular with respect to each other. The fixing of the further monolayer spacer element can be carried out in a manner similar to the fixing of the (first) monolayer already described, in which reference is made explicitly to the disclosure of the text.
제1 및/또는 제2 중합체 층은 바람직하게는 압축 및/또는 연속 중합체 층이다. 본 발명의 문맥에서 여기의 "압축"이라는 용어는 중합체 층이 기포와 같은 포함물을 가능한 한 가장 적게 가진다는 것, 특히 가지지 않는다는 것을 의미한다. 특히, 중합체 층은 중합체 필름이다. 제1 및/또는 제2 중합체 층은 원칙적으로 완전히 알려져 있는 층 및 필름, 특히 박층 및 박막의 제조 방법에 의해 서로 독립적으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 압출, 닥터 블레이딩, 특히 용액 닥터 블레이딩, 회전, 특히 회전 코팅, 또는 분무에 의해 서로 독립적으로 제조될 수 있다. 그러나 본 발명의 영역에서는, 시중에서 구입가능한 중합체 층 또는 중합체 필름을 제1 및/또는 제2 중합체 층으로 사용하는 것 역시 가능하다.The first and / or second polymer layer is preferably a compressed and / or continuous polymer layer. The term "compression" herein in the context of the present invention means that the polymer layer has the least possible inclusions, such as bubbles, in particular without. In particular, the polymer layer is a polymer film. The first and / or second polymer layers can be produced independently of one another by means of the production of layers and films, in particular thin and thin films, which are in principle fully known. For example, the first and / or second polymer layers can be prepared independently of one another by extrusion, doctor blading, in particular solution doctor blading, rotation, in particular rotation coating, or spraying. However, in the scope of the present invention, it is also possible to use commercially available polymer layers or polymer films as the first and / or second polymer layers.
본 발명의 영역에서, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 원칙적으로 오랜 시간 기간, 예를 들면 수개월 또는 수년 동안 전하를 유지하는 데에 적합한 어떠한 중합체 또는 중합체 블렌드로부터도 서로 독립적으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 사실상 모든 동일하거나 상이한 중합체 물질을 포함하거나, 그것으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 폴리카르보네이트, 과플루오르화되거나 부분적으로 플루오르화된 중합체 및 공중합체 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 플루오로에틸렌프로필렌 (FEP), 퍼플루오로알콕시에틸렌 (PFA), 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리이미드, 특히 폴리에테르 이미드, 폴리에테르, 폴리메틸 메타크릴레이트, 시클로-올레핀 중합체, 시클로-올레핀 공중합체, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 및 이러한 중합체들의 블렌드로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 중합체를 포함하거나, 그것으로 제조될 수 있다. 이와 같은 중합체들은 유리하게도 적용된 분극현상을 오랜 시간 동안 유지할 수 있다. 적합한 폴리카르보네이트는 예를 들면 카르복실산 유도체, 예컨대 디페닐 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트 또는 포스겐을 폴리올, 바람직하게는 디올과 반응시킴으로써 수득될 수 있다. 적합한 디올의 예로는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-비스히드록시메틸시클로헥산, 2-메틸-1,3-프로판디올, 2,2,4-트리메틸펜탄디올-1,3, 디프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 디부틸렌 글리콜, 폴리부틸렌 글리콜, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 트리메틸-시클로헥실-비스페놀 (비스페놀-TMC), 이들의 블렌드 및 락톤-개질 디올이 있다. 비스페놀 A, 비스페놀 F, 시클로헥실-비스페놀 (비스페놀-TMC) 및 이들의 혼합물로부터 제조된 폴리카르보네이트가 바람직하며, 비스페놀 A 기재의 폴리카르보네이트가 특히 바람직하다. 또한, 상기 중합체 층은 서로 독립적으로 단일중합체를 포함하거나, 그것으로 제조될 수 있다.In the scope of the present invention, the first and / or second polymer layers can in principle be prepared independently from each other from any polymer or polymer blend suitable for maintaining charge for a long time period, for example months or years. . For example, the first and / or second polymer layer may comprise or consist of virtually all of the same or different polymeric materials. For example, the first and / or second polymer layers may be polycarbonates, perfluorinated or partially fluorinated polymers and copolymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethylenepropylene (FEP), Perfluoroalkoxyethylene (PFA), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN), polyimides, in particular polyether imides, polyethers, polymethyl methacrylates, cyclo-olefin polymers, It may comprise or be made from one or more polymers selected from the group consisting of cyclo-olefin copolymers, polyolefins such as polypropylene, and blends of such polymers. Such polymers can advantageously maintain the applied polarization for a long time. Suitable polycarbonates can be obtained, for example, by reacting carboxylic acid derivatives such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene with polyols, preferably diols. Examples of suitable diols include ethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl Glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3, dipropylene glycol, polypropylene glycol, dibutylene glycol , Polybutylene glycol, bisphenol A, bisphenol F, trimethyl-cyclohexyl-bisphenol (bisphenol-TMC), blends thereof and lactone-modified diols. Preferred are polycarbonates prepared from bisphenol A, bisphenol F, cyclohexyl-bisphenol (bisphenol-TMC) and mixtures thereof, with polycarbonates based on bisphenol A particularly preferred. In addition, the polymer layers may comprise or be made of a homopolymer independently of one another.
제1 및/또는 제2 중합체 층은 또한 일렉트렛 및/또는 전기기계적 특성, 예를 들면 압전 특성을 개선하기 위한 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 이 경우, 첨가제는 물질의 전기기계적 특성, 예를 들면 압전 특성에 대하여 효과를 가지는 소정의 중합체 특성 및 파라미터들을 개선할 수 있다. 예를 들면, 첨가제는 중합체 또는 중합체 블렌드의 일렉트렛 특성, 유전 상수, 탄성 계수, 점탄성 거동, 최대 신장 및/또는 유전 파괴 강도를 개선할 수 있다. 일렉트렛 특성을 개선하거나, 다시 말하자면 전하 저장 용량을 증가시키고, 전기 전도성을 감소시키고/거나 중합체의 유전 파괴 강도를 증가시키는 첨가제 또는 복수의 첨가제들을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 점토 입자, 미세 세라믹 분말 및/또는 가소제, 예컨대 탄화수소 오일, 무기 오일, 실리콘 오일 및/또는 실리콘 탄성체, 특히 고도의 분자량을 가지는 것이 첨가제로 사용될 수 있다. 유리하게도, 복수의 첨가제를 선택하는 것을 통하여, 여러 물질 특성들이 동시에 개선될 수 있다.The first and / or second polymer layer may also include one or more additives for improving electret and / or electromechanical properties such as piezoelectric properties. In this case, the additive may improve certain polymer properties and parameters that have an effect on the electromechanical properties of the material, for example piezoelectric properties. For example, the additive may improve the electret properties, dielectric constants, modulus of elasticity, viscoelastic behavior, maximum elongation and / or dielectric breakdown strength of the polymer or polymer blend. It is desirable to use additives or a plurality of additives that improve the electret properties, that is to say increase the charge storage capacity, reduce the electrical conductivity and / or increase the dielectric breakdown strength of the polymer. For example, clay particles, fine ceramic powders and / or plasticizers such as hydrocarbon oils, inorganic oils, silicone oils and / or silicone elastomers, in particular those having a high molecular weight, can be used as additives. Advantageously, through the selection of a plurality of additives, several material properties can be improved simultaneously.
본 발명의 영역, 특히 최종 전기기계 변환기에서, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 서로 독립적으로 예를 들면 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 500 ㎛, 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 250 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 100 ㎛ 내지 ≤ 150 ㎛의 층 두께를 가질 수 있다.In the area of the invention, in particular in the final electromechanical transducer, the first and / or second polymer layers are independently of one another, for example ≧ 10 μm to ≦ 500 μm, preferably ≧ 20 μm to ≦ 250 μm, particularly preferably May have a layer thickness of ≧ 50 μm to ≦ 200 μm, more particularly preferably ≧ 100 μm to ≦ 150 μm.
본 발명에 따른 방법 또는 본 발명에 따른 방법의 영역에서, 중합체 층은 임의로 사용 전에 열-처리될 수 있다.In the method according to the invention or in the area of the method according to the invention, the polymer layer may optionally be heat-treated before use.
본 방법은 또한 하기의 방법 단계 D)를 포함할 수 있다: 제1 중합체 층 상에 전극을 적용하고, 제1 및/또는 제2 중합체 층 상에 전극을 적용하는 단계. 그러나, 본 발명의 영역에서, 전극은 미리 제1 및/또는 제2 중합체 층과 함께 제공될 수 있는데, 특히 각각 거기에 형성될 수 있다.The method may also include the following method step D): applying the electrode on the first polymer layer and applying the electrode on the first and / or second polymer layer. However, in the scope of the present invention, the electrodes may be provided together with the first and / or second polymer layers in advance, in particular each may be formed there.
전극은 업계 숙련자에게 알려져 있는 방법에 의해 적용될 수 있다. 여기에는, 예를 들면 물리적 증착 (PVD), 예컨대 스퍼터링(sputtering) 및/또는 증발 코팅, 화학적 증착 (CVD), 인쇄, 닥터 블레이딩 및 회전 코팅과 같은 방법들이 고려될 수 있다. 전극은 예비조립된 형태로 접착 결합될 수도 있다.The electrode can be applied by methods known to those skilled in the art. Here, for example, methods such as physical vapor deposition (PVD), such as sputtering and / or evaporation coating, chemical vapor deposition (CVD), printing, doctor blading and rotational coating, can be considered. The electrodes may be adhesively bonded in a prefabricated form.
전극 물질은 업계 숙련자에게 알려져 있는 전도성 물질일 수 있다. 여기에는, 예를 들면 금속, 금속 합금, 반도체, 전도성 올리고머 또는 중합체 예컨대 폴리티오펜, 폴리아닐린, 폴리피롤, 전도성 산화물 또는 혼합 산화물 예컨대 산화 인듐 주석 (ITO), 또는 전도성 충전재로 충전된 중합체가 고려될 수 있다. 전도성 충전재로 충전되는 중합체용 충전재로는 예를 들면 금속 예컨대 은, 알루미늄 및/또는 구리, 전도성 탄소-기재 물질, 예컨대 카본 블랙, 탄소 나노튜브 (CNT), 그래핀(graphene) 또는 전도성 올리고머 또는 중합체가 고려될 수 있다. 중합체의 충전재 함량은 바람직하게는 전도성 충전재가 연속 전기 전도 경로를 형성하는 것을 특징으로 하는 삼투 역치(percolation threshold)를 초과한다.The electrode material may be a conductive material known to those skilled in the art. Here, for example, metals, metal alloys, semiconductors, conductive oligomers or polymers such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole, conductive oxides or mixed oxides such as indium tin oxide (ITO), or polymers filled with conductive fillers can be considered. have. Fillers for polymers filled with conductive fillers include, for example, metals such as silver, aluminum and / or copper, conductive carbon-based materials such as carbon black, carbon nanotubes (CNT), graphene or conductive oligomers or polymers. Can be considered. The filler content of the polymer preferably exceeds the percolation threshold, which is characterized in that the conductive filler forms a continuous electrical conductive path.
본 발명의 영역에서, 전극은 구조화될 수도 있다. 예를 들면, 전극은 변환기가 능동적(active) 및 수동적(passive) 영역을 가지도록 구조화될 수 있다. 구체적으로, 전극은 특히 센서 모드에서 신호가 공간-분해 방식으로 검출될 수 있도록, 및/또는 특히 액츄에이터(actuator) 모드에서 능동 영역이 제어되는 방식으로 가동될 수 있도록 구조화될 수 있다. 이는 예를 들면 능동 영역에는 전극을 제공하는 반면 수동 영역은 전극을 가지지 않는 것에서 달성될 수 있다.In the scope of the present invention, the electrodes may be structured. For example, the electrode can be structured such that the transducer has active and passive regions. In particular, the electrode can be structured so that the signal can be detected in a spatially-resolved manner, in particular in sensor mode, and / or in such a way that the active area can be operated in a controlled manner, in particular in actuator mode. This can be achieved, for example, by providing an electrode in the active area while the passive area does not have an electrode.
본 방법은 또한 하기의 방법 단계 E)를 포함할 수 있다: 방법 단계 C)에서 생성되는 배열체, 특히 샌드위치 배열체(sandwich arrangement)를 충전하는 단계. 특히, 제1 및 제2 중합체 층은 서로 다른 부호의 전하로 충전될 수 있다. 충전은 예를 들면 마찰충전, 전자 광선 충격, 전극에 대한 전기 전압의 인가, 또는 코로나 방전에 의해 수행될 수 있다. 특히, 충전은 2-전극 코로나 배열을 사용하여 수행될 수 있다. 이 경우, 니들 전압(needle voltage)은 적어도 ≥ 20 kV, 예를 들면 적어도 ≥ 25 kV, 특히 적어도 ≥ 30 kV일 수 있다. 충전 시간은 적어도 ≥ 20초, 예를 들면 적어도 ≥ 30초, 특히 적어도 ≥ 1분일 수 있다. 본 발명의 영역에서는, 방법 단계 D)가 먼저 수행된 후 이어서 방법 단계 E)가 수행될 수 있거나, 또는 방법 단계 E)가 먼저 수행된 후 이어서 방법 단계 D)가 수행될 수 있다.The method may also comprise the following method step E): filling the arrangement produced in method step C), in particular a sandwich arrangement. In particular, the first and second polymer layers can be charged with charges of different signs. Charging can be performed, for example, by triboelectric charging, electron beam bombardment, application of an electrical voltage to the electrode, or corona discharge. In particular, charging can be performed using a two-electrode corona arrangement. In this case, the needle voltage may be at least ≧ 20 kV, for example at least ≧ 25 kV, in particular at least ≧ 30 kV. The charging time can be at least> 20 seconds, for example at least> 30 seconds, in particular at least> 1 minute. In the scope of the present invention, method step D) may be performed first and then method step E) may be performed, or method step E) may be performed first and then method step D) may be performed.
본 방법은 또한 하기의 방법 단계 F)를 포함할 수 있다: 방법 단계 C)에서 생성되는 2개 이상의 배열체, 특히 샌드위치 배열체를 함께 적층하는 단계. 이 경우, 제1 및 제2 중합체 층은 각각 전극에 의해 접촉될 수 있다. 바람직하게는, 방법 단계 C)에서 생성되는 서로 다른 배열체의 2개의 인접 중합체 층은 동일 분극으로 충전될 수 있다. 특히, 방법 단계 C)에서 생성되는 서로 다른 배열체의 2개의 인접 중합체 층이 동일한 전극과 접촉될 수 있거나, 또는 동일한 전극에 의해 접촉될 수 있다.The method may also comprise the following method step F): stacking together two or more arrangements, in particular a sandwich arrangement, produced in method step C). In this case, the first and second polymer layers can each be contacted by an electrode. Preferably, two adjacent polymer layers of different arrangements produced in process step C) can be filled with the same polarization. In particular, two adjacent polymer layers of different arrangements produced in process step C) can be contacted by the same electrode or by the same electrode.
본 발명에 따른 방법의 다른 특징들에 관해서는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기 및 그의 용도와 관련된 설명을 의거 명시적으로 참조한다.With regard to other features of the method according to the invention, reference is made explicitly to the description relating to the electromechanical transducer and the use thereof according to the invention.
본 발명은 또한 특히 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되며, 제1 중합체 층, 스페이서 요소의 단일층, 및 제2 중합체 층을 포함하고, 상기 스페이서 요소 단일층은 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 배열되며, 상기 단일층의 스페이서 요소들은 본질적으로 동일한 높이를 가지고, 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에는 1개 이상의 공동이 존재하는, 전기기계 변환기, 예를 들면 압전 변환기에 관한 것이다.The invention is also produced in particular by the method according to the invention, comprising a first polymer layer, a monolayer of spacer elements, and a second polymer layer, wherein the spacer element monolayer comprises a first polymer layer and a second polymer layer Arranged in between, wherein the monolayer spacer elements have essentially the same height, and wherein the at least one cavity is present between the first polymer layer and the second polymer layer. .
스페이서 요소는 예를 들면 구형 또는 길쭉한 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 스페이서 요소는 구형으로, 또는 막대 형태 (필라멘트 형태)로 구성될 수 있다. 유리하게도, 중합체 필름들 사이의 거리가 스페이서 요소의 크기에 의해 결정될 수 있다. 스페이서 요소의 밀도 (단위 면적 당 스페이서 요소의 수) 및 스페이서 요소의 분포 (스페이서 요소의 평균 (최대) 이격)는 중합체 층들의 기계적 특성에 따라 적합하게 선택될 수 있다. 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이의 공동(들)은 구체적으로 일측에서는 제1 중합체 층과, 그리고 타측에서는 제2 중합체 층과 접촉된다.The spacer element may for example have a spherical or elongated shape. In particular, the spacer element may be spherical or in the form of a rod (filament). Advantageously, the distance between the polymer films can be determined by the size of the spacer element. The density of the spacer elements (the number of spacer elements per unit area) and the distribution of the spacer elements (average (maximum) spacing of the spacer elements) may be suitably selected depending on the mechanical properties of the polymer layers. The cavity (s) between the first polymer layer and the second polymer layer is specifically contacted with the first polymer layer on one side and the second polymer layer on the other side.
스페이서 요소는 구체 특히 충진형 또는 중공형 구체, 및/또는 막대 특히 충진형 또는 중공형 (튜브) 막대의 형태로 구성될 수 있다. 스페이서 요소는 바람직하게는 가능한 한 작은 크기 분포를 가진다. 특히, 단일층의 스페이서 요소들은 본질적으로 동일한 높이뿐만 아니라, 본질적으로 동일한 큰 직경도 가질 수 있다. 이와 같은 방식으로, 제1 및 제2 중합체 필름이 등거리로 배열될 수 있도록 보장하는 것이 가능하다. 스페이서 요소의 크기, 특히 높이 및/또는 직경은 바람직하게는 중합체 층들이 접촉될 수 없도록, 및/또는 제조 후 생성되는 총 공동 부피가 가능한 한 크도록 조정될 것이다. 예를 들면, 스페이서 요소는 ≥ 1 ㎛ 내지 ≤ 800 ㎛, 바람직하게는 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 300 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 100 ㎛의 높이, 및/또는 ≥ 1 ㎛ 내지 ≤ 800 ㎛, 바람직하게는 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 300 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 100 ㎛의 직경을 가질 수 있다. 스페이서 요소는 바람직하게는 전기적으로 비전도성이거나 및/또는 전기적으로 비분극성인 물질로 제조된다.The spacer element may be constructed in the form of spheres, in particular packed or hollow spheres, and / or rods in particular packed or hollow (tube) rods. The spacer element preferably has as small a size distribution as possible. In particular, the spacer elements of a single layer may not only have essentially the same height, but also have essentially the same large diameter. In this way, it is possible to ensure that the first and second polymer films can be arranged equidistantly. The size, in particular the height and / or diameter of the spacer element will preferably be adjusted such that the polymer layers cannot be contacted and / or the total void volume produced after production is as large as possible. For example, the spacer elements have a thickness of ≧ 1 μm to ≦ 800 μm, preferably ≧ 10 μm to ≦ 300 μm, particularly preferably ≧ 20 μm to ≦ 200 μm, more particularly preferably ≧ 50 μm to ≦ 100 μm. And / or ≧ 1 μm to ≦ 800 μm, preferably ≧ 10 μm to ≦ 300 μm, particularly preferably ≧ 20 μm to ≦ 200 μm, more particularly preferably ≧ 50 μm to ≦ 100 μm. It may have a diameter. The spacer element is preferably made of a material that is electrically nonconductive and / or electrically nonpolar.
스페이서 요소는 균일한 것 또는 불균일한 것 중 어느 것으로 제1 중합체 층 상에 분포되도록 적용될 수 있다. 특히, 스페이서 요소는 제1 중합체 층 상에 균일하게 분포되도록 적용될 수 있다. 그러나, 제조될 전기기계 변환기의 적용 분야에 따라서는, 특히 제어되는 방식의 공간적으로 소산되는 방식으로 불균일하게 분포되도록 스페이서 요소를 적용하는 것이 유리할 수도 있다.The spacer element can be applied to be distributed on the first polymer layer, either uniform or non-uniform. In particular, the spacer element can be applied to be uniformly distributed on the first polymer layer. However, depending on the field of application of the electromechanical transducer to be manufactured, it may be advantageous to apply the spacer element to be non-uniformly distributed, especially in a spatially dissipated manner in a controlled manner.
스페이서 요소는 또한 상이한 형태들로 구성될 수 있다. 구체적으로, 제1 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들 및 제2 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들, 그리고 임의로 제3의 형태로 구성된 다수의 스페이서 요소들 등이 적용될 수 있다. 이와 같은 경우, 상이한 형태들로 구성되는 스페이서 요소들은 균일한 것 또는 불균일한 것 중 어느 것으로 제1 중합체 층 상에 분포되도록 적용될 수 있다. 다른 한편으로, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 전기기계 변환기의 전기기계적 특성, 특히 압전 특성은 스페이서 요소 형태, 스페이서 요소 배열 및/또는 스페이서 요소 분포의 선택을 통하여 개질될 수 있다.The spacer element can also be constructed in different forms. Specifically, a plurality of spacer elements configured in the first form, a plurality of spacer elements configured in the second form, and optionally a plurality of spacer elements configured in the third form may be applied. In such a case, spacer elements consisting of different shapes can be applied to be distributed on the first polymer layer, either uniform or non-uniform. On the other hand, the electromechanical properties, in particular piezoelectric properties, of the electromechanical transducer produced by the method according to the invention can be modified through the selection of the spacer element shape, the spacer element arrangement and / or the spacer element distribution.
원칙적으로, 스페이서 요소는 서로 독립적으로 공동에서의 극화 공정을 가능케 하고, 충전 공정 후 중합체 층에 형성되는 전하 층을 분리하는 데에 적합한 모든 재료로부터 제조될 수 있다. 특히, 스페이서 요소는 유리 또는 중합체로 제조될 수 있다. 예를 들면, 스페이서 요소는 광물 유리, 특히 실리카 유리 또는 석영 유리로 제조될 수 있다. 스페이서 요소를 제조하기 위한 중합체는 거의 모든 원하는 방식으로 선택될 수 있다. 폴리카르보네이트 및 폴리스티렌, 특히 폴리카르보네이트와 같은 열가소성 수지, 및 열가소성 폴리우레탄 (TPU)와 같은 열가소성 탄성체가 예로 언급될 수 있다. 예를 들면, 리퀴드 크리스탈 테크놀로지스 (LCT) 사 (미국 오하이오 클리블랜드 소재)가 적합한 중합체 스페이서 요소를 시판하고 있다. 특히, 스페이서 요소는 유리 구체 및/또는 중합체 구체 및/또는 유리 막대 및/또는 중합체 막대의 형태로 구성될 수 있다.In principle, the spacer elements can be made from any material suitable for the polarization process in the cavity independently of each other and for separating the charge layer formed in the polymer layer after the filling process. In particular, the spacer element may be made of glass or polymer. For example, the spacer element can be made of mineral glass, in particular silica glass or quartz glass. The polymer for making the spacer element can be selected in almost any desired manner. Polycarbonates and polystyrenes, in particular thermoplastics such as polycarbonates, and thermoplastic elastomers such as thermoplastic polyurethanes (TPUs) may be mentioned by way of example. For example, Liquid Crystal Technologies, Inc. (LCT), Cleveland, Ohio, markets suitable polymer spacer elements. In particular, the spacer element may be configured in the form of glass spheres and / or polymer spheres and / or glass rods and / or polymer rods.
예를 들면, 스페이서 요소는 막대 형태로 구성되어, 구불구불한 방식으로 제1 중합체 층 상에 적용될 수 있다.For example, the spacer element may be configured in the form of a rod and applied on the first polymer layer in a serpentine manner.
또한, 전기기계 변환기는 스페이서 요소에 의해 이어지며 2개 측에서 중합체 층들에 의해 한정되는 공간의 나머지 측을 한정하고 밀봉하는 밀봉을 가질 수 있다.In addition, the electromechanical transducer may have a seal which defines and seals the remaining side of the space which is connected by the spacer element and defined by the polymer layers on two sides.
전기기계 변환기는 또한 특히 제1 및 제2 중합체 층을 함께 클램핑함으로써 스페이서 요소를 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 고정시키는 1개 이상의 클램프를 가질 수 있다. 상기 클램프 또는 클램프들은 동시에 밀봉으로서 구성될 수 있다.The electromechanical transducer may also have one or more clamps which in particular clamp the spacer element between the first polymer layer and the second polymer layer by clamping the first and second polymer layers together. The clamp or clamps can be configured as a seal at the same time.
스페이서 요소는 공동을 형성하도록 고정 층에, 및/또는 고정 층 상에 및/또는 부분적으로 고정 층에 배열될 수 있다.Spacer elements may be arranged in the anchoring layer and / or on and / or partially in the anchoring layer to form a cavity.
예를 들면, 이와 같은 고정 층은 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 에테르, 고무 유도체, 폴리에스테르 수지, 불포화 폴리에스테르, 알키드 수지, 페놀계 수지, 아미노 수지, 아미도 수지, 케톤 수지, 크실렌-포름알데히드 수지, 에폭시 수지, 페녹시 수지, 폴리올레핀, 염화 폴리비닐, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리아미드, 실리콘 수지, 폴리우레탄, 특히 폴리우레탄, 및 이러한 중합체들의 블렌드로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 중합체를 포함하거나, 또는 그것으로 제조될 수 있다. 특히, 상기 고정 층은 1종 이상의 단일-성분 폴리우레탄 및/또는 1종 이상의 2-성분 폴리우레탄 및/또는 1종 이상의 수성 폴리우레탄 분산액 및/또는 1종 이상의 폴리우레탄 핫 멜트 접착제를 포함하거나, 또는 그것으로 제조될 수 있다.For example, such fixed layers include cellulose esters, cellulose ethers, rubber derivatives, polyester resins, unsaturated polyesters, alkyd resins, phenolic resins, amino resins, amido resins, ketone resins, xylene-formaldehyde resins, epoxies. Resin, phenoxy resin, polyolefin, polyvinyl chloride, polyvinyl ester, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl ether, polyacrylate, polymethacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyester, copolyester Or polyamides, silicone resins, polyurethanes, in particular polyurethanes, and blends of these polymers, and may comprise or be made from one or more polymers selected from the group. In particular, the fixation layer comprises at least one single-component polyurethane and / or at least one two-component polyurethane and / or at least one aqueous polyurethane dispersion and / or at least one polyurethane hot melt adhesive, Or it may be prepared.
제1 및/또는 제2 중합체 층은 바람직하게는 압축 및/또는 연속 중합체 층이다. 본 발명의 문맥에서 여기의 "압축"이라는 용어는 중합체 층이 기포와 같은 포함물을 가능한 한 가장 적게 가진다는 것, 특히 가지지 않는다는 것을 의미한다. 특히, 중합체 층은 중합체 필름이다.The first and / or second polymer layer is preferably a compressed and / or continuous polymer layer. The term "compression" herein in the context of the present invention means that the polymer layer has the least possible inclusions, such as bubbles, in particular without. In particular, the polymer layer is a polymer film.
예를 들면, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 서로 독립적으로 예컨대 ≥ 10 ㎛ 내지 ≤ 500 ㎛, 바람직하게는 ≥ 20 ㎛ 내지 ≤ 250 ㎛, 특히 바람직하게는 ≥ 50 ㎛ 내지 ≤ 200 ㎛, 더욱 특히 바람직하게는 ≥ 100 ㎛ 내지 ≤ 150 ㎛의 층 두께를 가질 수 있다.For example, the first and / or second polymer layers are independently of one another, for example ≧ 10 μm to ≦ 500 μm, preferably ≧ 20 μm to ≦ 250 μm, particularly preferably ≧ 50 μm to ≦ 200 μm, more It is particularly preferable for the layer thickness to be ≧ 100 μm to ≦ 150 μm.
예를 들면, 제1 및/또는 제2 중합체 층은 폴리카르보네이트, 과플루오르화되거나 부분적으로 플루오르화된 중합체 및 공중합체 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 플루오로에틸렌프로필렌 (FEP), 퍼플루오로알콕시에틸렌 (PFA), 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트 (PEN), 폴리이미드, 특히 폴리에테르 이미드, 폴리에테르, 폴리메틸 메타크릴레이트, 시클로-올레핀 중합체, 시클로-올레핀 공중합체, 폴리올레핀, 예컨대 폴리프로필렌, 및 이러한 중합체들의 블렌드로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상의 중합체를 포함하거나, 그것으로 제조될 수 있다.For example, the first and / or second polymer layers may be polycarbonates, perfluorinated or partially fluorinated polymers and copolymers such as polytetrafluoroethylene (PTFE), fluoroethylenepropylene (FEP), Perfluoroalkoxyethylene (PFA), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN), polyimides, in particular polyether imides, polyethers, polymethyl methacrylates, cyclo-olefin polymers, It may comprise or be made from one or more polymers selected from the group consisting of cyclo-olefin copolymers, polyolefins such as polypropylene, and blends of such polymers.
전기기계 변환기는 또한 특히 합동으로 이전 단일층 상에 적용되는 1개 이상의 추가적인 스페이서 요소 단일층을 가질 수 있다. 바람직하게는, 이와 같은 경우, 추가 단일층의 스페이서 요소는 각각 상응하는 이전 단일층의 스페이서 요소 상에, 특히 합동으로 적용된다. 이와 같은 방식으로, 1개 이상의 특히 연속적인 공동이 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 존재할 수 있다. 바람직하게는, 추가 단일층의 스페이서 요소 역시 특히 서로와 관련하여 본질적으로 동일한 높이를 가진다. 특히, 추가 단일층 역시 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 배열된다.The electromechanical transducer may also have one or more additional spacer element monolayers, in particular jointly applied on the previous monolayer. Preferably, in this case, the spacer elements of the further monolayer are each applied, in particular jointly, onto the spacer elements of the corresponding previous monolayer. In this way, one or more particularly continuous cavities can be present between the first polymer layer and the second polymer layer. Preferably, further monolayer spacer elements also have essentially the same height, in particular with respect to each other. In particular, a further monolayer is also arranged between the first polymer layer and the second polymer layer.
바람직하게는, 전기기계 변환기는 또한 일 전극은 제1 중합체 층과 접촉되고 타 전극은 제2 중합체 층과 접촉되는 2개의 전극, 특히 전극 층을 포함한다. 제1 중합체 층 및 제2 중합체 층은 또한 서로 다른 부호를 가지는 전기 전하를 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 전기기계 변환기는 각각 제1 중합체 층, 스페이서 요소의 단일층 및 제2 중합체 층을 포함하며, 스페이서 요소의 단일층은 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에 배열되고, 단일층의 스페이서 요소들은 본질적으로 동일한 높이를 가지며, 제1 중합체 층과 제2 중합체 층 사이에는 1개 이상의 공동이 존재하는, 서로 적층된 2개 이상의 배열체, 특히 샌드위치 배열체를 포함할 수 있다. 이와 같은 경우, 제1 및 제2 중합체 층은 각각 전극에 접촉될 수 있다. 바람직하게는, 2개의 인접한 서로 다른 배열체의 중합체 층은 동일한 전하 분극을 가진다. 특히 이와 같은 경우, 2개의 인접한 서로 다른 배열체의 중합체 층은 동일한 전극에 접촉될 수 있다.Preferably, the electromechanical transducer also comprises two electrodes, in particular an electrode layer, in which one electrode is in contact with the first polymer layer and the other electrode is in contact with the second polymer layer. The first polymer layer and the second polymer layer may also have electrical charges having different signs. In particular, the electromechanical transducer according to the invention each comprises a first polymer layer, a monolayer of a spacer element and a second polymer layer, the monolayer of the spacer element being arranged between the first polymer layer and the second polymer layer, The monolayer spacer elements may comprise two or more arrangements, in particular sandwich arrangements, stacked on each other, having essentially the same height and having one or more cavities between the first polymer layer and the second polymer layer. . In such a case, the first and second polymer layers may each be in contact with the electrode. Preferably, the polymer layers of two adjacent different arrangements have the same charge polarization. In this particular case, the polymer layers of two adjacent different arrangements may be contacted with the same electrode.
본 발명에 따른 전기기계 변환기의 다른 특징들에 관해서는, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 용도와 관련된 설명을 의거 명시적으로 참조한다.With respect to other features of the electromechanical transducer according to the invention, reference is made explicitly to the description relating to the method according to the invention and to the use according to the invention.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 변환기의, 예를 들면 전기기계 및/또는 전기음향 분야, 특히 기계적 진동으로부터의 에너지 수확, 음향학, 초음파, 의료 진단, 음향 검경, 기계적 센서 기술, 특히 압력, 힘 및/또는 변형 센서 기술, 로봇공학 및/또는 통신 기술, 특히 라우드스피커, 진동 변환기, 광 변류기, 격막, 유리 섬유 광학용 변조기, 초전기 검출기, 커패시터 및 제어 시스템 분야에서의 센서, 제너레이터(generator) 및/또는 액츄에이터로서의 용도에 관한 것이다.The invention also relates to the transducer according to the invention, for example in the field of electromechanical and / or electroacoustics, in particular energy harvesting from mechanical vibrations, acoustics, ultrasound, medical diagnostics, acoustic speculum, mechanical sensor technology, in particular pressure, force and And / or sensors, generators in the field of strain sensor technology, robotics and / or communication technology, in particular loudspeakers, vibration transducers, optical current transformers, diaphragms, glass fiber optics modulators, pyroelectric detectors, capacitors and control systems And / or as an actuator.
본 발명에 따른 용도의 다른 특징들에 관해서는, 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 전기기계 변환기와 관련된 설명을 의거 명시적으로 참조한다.With respect to other features of the use according to the invention, reference is made expressly to the description relating to the method according to the invention and the electromechanical transducer according to the invention.
도면 및 실험 설명Drawing and Experiment Description
도면, 및 하기의 도면 설명을 이용하여 본 발명에 따른 전기기계 변환기, 특히 압전 변환기의 제조 및 구조에 대해 더욱 상세하게 설명할 것이다. 도면 및 실험 설명은 오로지 특성을 서술하는 것으로써 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니라는 것을 기억해야 한다.The production and construction of an electromechanical transducer, in particular a piezoelectric transducer, according to the invention will be described in more detail using the drawings and the following description of the drawings. It should be remembered that the drawings and experimental description are only intended to describe the characteristics and are not intended to limit the invention in any way.
도면drawing
도 1은 그 중합체 층이 열가소성 물질로 제조되는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제1 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.1 shows a schematic cross section through a first embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, in which the polymer layer is made of thermoplastic material.
도 2는 그 스페이서 요소가 열가소성 물질로 제조되는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제2 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.2 shows a schematic cross section through a second embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, wherein the spacer element is made of thermoplastic material.
도 3은 그 스페이서 요소가 인쇄 재료 중 충전재로서 적용되어 있는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제3 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.3 shows a schematic cross section through a third embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, in which the spacer element is applied as a filler in printing material.
도 4는 그 스페이서 요소가 구조화된 접착제 층 또는 열가소성 층에 의해 고정되는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제4 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.4 shows a schematic cross section through a fourth embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, the spacer element of which is fixed by a structured adhesive layer or thermoplastic layer.
도 5는 그 스페이서 요소가 클램프를 사용하여 중합체 층들을 함께 클램핑함으로써 고정되는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제4 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.5 shows a schematic cross section through a fourth embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, the spacer element of which is fixed by clamping polymer layers together using a clamp.
도 1은 제1 중합체 층 (1), 스페이서 요소 (3)의 단일층 및 제2 중합체 층 (2)을 포함하는, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제1 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다. 도 1은 스페이서 요소 (3)의 단일층이 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에 배열되며, 단일층의 스페이서 요소들 (3)이 본질적으로 동일한 높이 h를 가진다는 것으로 보여준다. 여기에서 "본질적으로"는 특히 제조-관련 높이 차이가 포괄됨을 의미한다. 도 1은 또한 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에 공동 (4)이 존재한다는 것을 보여준다.1 shows a schematic cross section through a first embodiment of an electromechanical transducer according to the invention, comprising a first polymer layer 1, a monolayer of a
본 발명에 따른 전기기계 변환기를 나타내는 제1 실시양태의 영역에서, 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2)은 열가소성 물질로 제조된다. 스페이서 요소 (3)는 비-열가소성 물질로 제조되며, 승온 및 승압에서 스페이서 요소 (3)가 열가소성 중합체 층 (1)(2)으로 가압되고 열가소성 중합체 층 (1)(2)은 변형되는 라미네이트화법에 의해 고정되어 있다.In the region of the first embodiment representing the electromechanical transducer according to the invention, the first polymer layer 1 and the
도 2는 제1 및 제2 중합체 층 (1)(2) 대신, 스페이서 요소 (3)가 열가소성 물질로 제조된다는 점에서 본질적으로 제1 실시양태와 다른, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제2 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다. 도 2는 승온 및 승압에서의 라미네이트화법에 의해 열가소성 스페이서 요소 (3)가 변형되어 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2) 사이에 고정된다는 것을 보여준다.FIG. 2 shows a second of the electromechanical transducer according to the invention, which is essentially different from the first embodiment in that the
도 3은 스페이서 요소 (3)가 인쇄법에 의해 인쇄 재료 (5) 중 충전재로서 제1 중합체 층 (1) 상에 적용되어 있으며, 공동 (4)을 형성하고 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2)을 서로 연결하도록 구조화된 고정 층 (5)에 존재한다는 점에서 본질적으로 제1 및 제2 실시양태와 다른, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제3 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.3 shows that a
도 4는 스페이서 요소 (3)가 구조화된 접착제 층 (또는 열가소성 층) (5)에 의한 접착제 결합법 (또는 라미네이트화법)에 의해 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2) 상에 고정된다는 점에서 본질적으로 제3 실시양태와 다른, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제4 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다.4 shows the
도 5는 중합체 층들 (1)(2)을 함께 클램핑함으로써 중합체 층들 (1)(2) 사이에 스페이서 요소 (3)를 고정하는 클램프 (6)를 가진다는 점에서 본질적으로 다른 실시양태와 다른, 본 발명에 따른 전기기계 변환기의 제5 실시양태를 통한 개략적 단면을 나타낸다. 도 5는 또한 클램프가, 스페이서 요소 (3)에 의해 이어지며 2개 측에서 중합체 층들 (1)(2)에 의해 한정되는 공동 (4)의 나머지 측을 한정하고 밀봉하는 밀봉으로도 동시에 구성되는 것을 보여준다.5 is essentially different from the other embodiments in that it has a
Claims (14)
A) 제1 중합체 층 (1) 상에, 본질적으로 동일한 높이 (h)를 가지는 스페이서 요소들 (3)의 단일층을 적용하는 단계,
B) 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에 1개 이상의 공동 (4)이 존재하도록, 단일층의 스페이서 요소들 (3) 상에 제2 중합체 층 (2)을 적용하는 단계, 및
C) 제1 중합체 층 (1) 및 제2 중합체 층 (2) 사이에 스페이서 요소들 (3)을 고정하는 단계.A method of manufacturing an electromechanical transducer comprising the following steps:
A) applying on the first polymer layer 1 a monolayer of spacer elements 3 having essentially the same height h,
B) Applying the second polymer layer 2 on the spacer elements 3 of a single layer such that there is at least one cavity 4 between the first polymer layer 1 and the second polymer layer 2. Steps, and
C) securing the spacer elements 3 between the first polymer layer 1 and the second polymer layer 2.
- 방법 단계 A) 전에 방법 단계 0)에서, 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 인쇄 및/또는 코팅 재료를 적용함으로써 스페이서 요소 (3) 및/또는 제1 중합체 층 (1) 및/또는 제2 중합체 층 (2) 상에 접착제의 층 (5)이 적용되는, 접착제 결합법, 및/또는
- 방법 단계 A) 전에 방법 단계 0)에서, 인쇄 및/또는 코팅법에 의해 인쇄 및/또는 코팅 재료를 적용함으로써 스페이서 요소 (3) 및/또는 제1 중합체 층 (1) 및/또는 제2 중합체 층 (2) 상에 열가소성 층 (5)이 적용되고/거나 스페이서 요소 (3) 및/또는 제1 중합체 층 (1) 및/또는 제2 중합체 층 (2)이 열가소성 물질로 제조되는 라미네이트화법, 및/또는
- 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2)이 클램프 (6)에 의해 함께 클램핑되는 클램핑법
에 의해 수행되는 방법.2. The fixing of the spacer element 3 according to claim 1
In method step 0) before method step A), spacer element 3 and / or first polymer layer 1 and / or second polymer by applying a printing and / or coating material by printing and / or coating Adhesive bonding, and / or to which layer 5 of adhesive is applied on layer 2
In method step 0) before method step A), spacer element 3 and / or first polymer layer 1 and / or second polymer by applying a printing and / or coating material by printing and / or coating A lamination process wherein a thermoplastic layer 5 is applied on the layer 2 and / or the spacer element 3 and / or the first polymer layer 1 and / or the second polymer layer 2 are made of a thermoplastic material, And / or
Clamping method in which the first polymer layer 1 and the second polymer layer 2 are clamped together by a clamp 6
The method performed by.
- 스페이서 요소 (3)의 단일층, 및
- 제2 중합체 층 (2)
을 포함하고, 상기 스페이서 요소 (3)의 단일층은 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에 배열되며, 상기 단일층의 스페이서 요소들 (3)은 본질적으로 동일한 높이 (h)를 가지고, 제1 중합체 층 (1)과 제2 중합체 층 (2) 사이에는 1개 이상의 공동 (4)이 존재하는, 전기기계 변환기.A first polymer layer (1),
A monolayer of the spacer element 3, and
-Second polymer layer (2)
Wherein the monolayer of the spacer element 3 is arranged between the first polymer layer 1 and the second polymer layer 2, the spacer elements 3 of the monolayer being essentially the same height ( h), wherein at least one cavity (4) is present between the first polymer layer (1) and the second polymer layer (2).
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